超强激光参数对等离子体折射系数的影响分析

分析了超强激光与等离子体相互作用的“准静态”冷等离子体模型,求出了等离子体相对于矩形和非矩形脉冲激光的折射系数;讨论了激光参数对等离子体折射系数的影响,结果发现：1）当激光强度归一化矢势的大小大于1.4时,在同一激光强度下,矩形激光对应的静电势大于非矩形激光对应的静电势,激光强度越小,两者的差异越小;2）在同一激光强度下,矩形脉冲激光引起的折射系数远较非矩形激光脉冲引起的折射系数大;3）不管是哪种脉冲激光,只要激光强度增加,折射系数都增加,但矩形脉冲激光更易使折射系数达到1;4）在激光强度一定时,随着脉冲激光波长的增加,折射系数都按一定的指数规律减少,非矩形脉冲激光的减少幅度大于矩形脉冲激光减少的幅度;5）当波长趋于零时,折射系数都趋于1,这是由于脉冲激光的频率增高,等离子体中产生了非常强的 “透镜”效应所至.     

种子注入的短脉冲激光器特性研究

 从LD泵浦固体激光器优化设计原则出发，设计了一种微型二极管泵浦激光器，并对种子激光器的结构和参数进行了优化。该激光器运转稳定，输出光束质量高，光束发散角小，光-光转化效率为17-4%，斜率效率可达24%，输出功率可达80mW。将此种子激光注入到调Q激光器中，改善了调Q激光器的输出特性，使得激光脉冲的建立时间缩短了40ns，输出的横模场分布得到了明显改善。     

种子注入的短脉冲激光器特性研究

从LD泵浦固体激光器优化设计原则出发,设计了一种微型二极管泵浦激光器,并对种子激光器的结构和参数进行了优化。该激光器运转稳定,输出光束质量高,光束发散角小,光-光转化效率为17-4%,斜率效率可达24%,输出功率可达80mW。将此种子激光注入到调Q激光器中,改善了调Q激光器的输出特性,使得激光脉冲的建立时间缩短了40ns,输出的横模场分布得到了明显改善。     

Evaluation of probe lasers employed in optical diagnostics for phase transformation of thin films during excimer laser crystallization

The stability and reliability of probe laser is an important factor affecting the inspection of the phase transformation process of Si thin films during excimer laser crystallization using in-situ time-resolved optical measurements. The changes in 2D intensity profile, peak power density, and beam wander of the commonly used helium–neon (He–Ne) and diode laser are investigated experimentally. It is found that the peak power density of He–Ne laser is higher than that of diode laser, while the total power of He–Ne laser is lower than that of diode laser. Although the instability in the peak power density of He–Ne laser will increase with increasing the operation time, the beam stability of He–Ne laser is better than that of diode laser. For long-time operation (>24 h) of optical measurements, the diode laser is a good candidate of probe laser. Conversely, the diode laser is suitable for the short-time operation (<24 h) of optical measurements because the beam-wander is higher than that of He–Ne laser.     

射频板条CO2激光器输出光束的光学变换

射频激励板条CO2激光器输出激光近场光斑近似为一条线,远场光斑为O形图样。在垂直于光束传输方向的平面内,光束在一个方向发散很大,无法用于激光加工。根据激光器不同的激光功率级别及光束尺寸,分别采用了圆柱面镜、滤波光阑、扩束望远镜等不同组合的方法,将200 W激光器输出光束变换成远场光束为Φ6、近似TEM00模的圆形光束,500 W激光器远场光束为Φ10的低阶模的圆形光束。成功用于激光切割。     

连续和重复频率激光对旋转壳体加热效率的数值模拟

 基于有效利用激光能量的目的,采用有限元分析方法分析并比较了重复频率和连续激光对旋转壳体的加热效率。数值计算结果表明：重复频率激光要比连续激光的加热效率高,而且加热效率与重复频率、占空比等有关;在平均功率密度相同的前提下,在频率相同条件下,占空比减小,温度上升加快,即加热效率随占空比的减小而增大;在相同占空比条件下,重复频率越小温度周期变化越明显,振荡峰值越大,当占空比较小时随着辐照时间的增加重复频率对加热效率影响减小。     

激光光强扰动对相干场成像降质影响理论研究

激光相干场成像系统发射多束激光,经大气传输对远程目标成像,大气湍流引起的激光束光强扰动是影响成像质量的一个关键因素.本文从湍流引起的激光束光强扰动对回波解调信号的影响关系入手,建立了激光回波光强扰动因子对相位闭合系数和成像频谱分量的降质传函理论模型;基于三光束激光相干场成像系统仿真验证了理论模型的有效性.研究表明激光相干场成像频谱分量和成像像质主要受三光束相位闭合求解算法中第二光束光强扰动影响.该研究揭示了激光回波光强扰动对成像像质的影响机理,对于分析大气湍流等引起的光强扰动降质效应和合理分配多光束光强稳定性以提高成像质量具有理论指导意义.     

激光光斑形状和尺寸对扫描显示中散斑对比度的影响

计算了圆形、矩形激光光斑对于激光扫描显示系统中散斑对比度的影响.对于圆形光斑,当光斑尺寸大于散射表面相关长度时,得到的散斑对比度随着光斑尺寸变小而下降;当光斑尺寸接近表面相关长度大小时,由于光斑中包含的散射颗粒变少,得到的是非高斯散斑,散斑的对比度反而会变大;随着激光斑进一步变小,由于镜面反射效果散斑的对比度会很快下降.对圆形光斑部分结果给出了实验验证.为了保证光斑中有足够的散射颗粒,只在一个方向压窄光斑,分别计算了平行于扫描方向和垂直于扫描方向压窄光斑得到的散斑对比度.平行于扫描方向压窄光斑,散斑的时间相关性会下降,平均效果变明显,散斑的对比度变小;垂直于扫描方向压窄,散斑对比度变化不大.     

连续波光阴极注入器的驱动激光器研究

在连续波光阴极注入器的研究中,驱动激光器是一个关键技术,采用连续锁模振荡器的锁模输出作为种子源,用二极管连续泵浦放大,再连续倍频,可以产生符合注入器要求的激光脉冲列作为驱动激光。     

高峰值功率1．57μm脉冲激光器的研究

KTP非线性频率转换技术是实现人眼安全激光的有效方法,为了获得高峰值功率人眼安全激光,设计了一种级联式1．06μm泵浦非临界相位匹配环形腔KTP光参量振荡器一光参量放大器,并对其激光输出进行了测试,结果证明该光参量振荡器输出激光波长1．571μm,激光峰值功率42MW,光光转换效率35％,能量稳定度2．5％。该技术已用于计量检测标准光源,并在远程人眼安全激光测距仪、激光雷达等装备中具有应用前景。     

高效频率转换下双波长外腔共振和频技术研究

基于外腔的高效频率转换, 尤其是当系统运行在抽运不消耗近似机理下, 信号光可实现大于90%的转换, 因此无法通过信号光直接获得其到腔模频率锁定的误差信号. 本文通过对信号光调制、和频光解调的方法获得了该误差信号, 实现了双波长激光到外腔腔模的级联锁定. 实验中外部环形腔将1.3 W的1064 nm抽运光放大到约14.3 W. 当1583 nm信号光从10 μW变化到50 mW, 其到636 nm和频光的转化效率约为73%; 当从50 mW变化到295 mW时, 转换效率呈线性降低到60%, 最终获得了440 mW的636 nm激光.     

连续波光阴极注入器的驱动激光器研究

 在连续波光阴极注入器的研究中,驱动激光器是一个关键技术,采用连续锁模振荡器的锁模输出作为种子源,用二极管连续泵浦放大,再连续倍频,可以产生符合注入器要求的激光脉冲列作为驱动激光。     

10 ps High Power Laser System at 248 nm

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎａｎｉｎｔｅｎｓｉｖｅｅｆｆｏｒｔｄｉｒｅｃｔｅｄｔｏｗａｒｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｈｏｒｔｐｕｌｓｅ,ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒＵＶｌａｓｅｒｓｙｓｔｅｍｓ .ＫｒＦｌａｓｅｒ,ｗｉｔｈｉｔｓ～ 2ｎｍｂａｎｄｗｉｄｔｈ ,ｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏ ｏｐｔｉｃａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｔｓｕｎｂｏｕｎｄ ｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｅ ,ｉｓａｎａｔｔｒａｃｔｉｖｅｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｔｈｅ…     

单CCD彩色相机激光干扰模型及外场干扰实验

开展了多波段激光(750~970 nm)对彩色CCD成像系统的外场干扰实验,测得了不同辐照条件下对外场1.3 km处彩色CCD成像系统的干扰效果;建立了彩色CCD相机的激光干扰模型,对实验结果进行了理论验证与分析。理论与实验结果表明:强激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象,光饱和区域的形成是由激光束进入光学系统后发生衍射效应造成的;到靶激光功率密度越强,CCD靶面光饱和面积越大,激光干扰效果越好;单波段750 nm激光作用下,到靶功率密度为4.2 kW/cm²,CCD靶面的光饱和面积为0.88 mm×0.97 mm;多波段激光(750~970 nm)作用下,到靶功率密度为20.7 kW/cm²,CCD靶面发生全靶面饱和现象;仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。对远场干扰能力计算结果表明:随着干扰距离的增加,到靶功率密度减小,激光干扰效果变差。     

脉冲激光引起铜膜镜面的环形损伤波纹研究

用波长1.06μm、半高宽10ns的脉冲Nd:YAG激光辐照铜膜镜面,在激光辐照区,用光学显微镜观察到有规律的环形波纹状损伤图案,波纹平均周期约几十μm。通过对光路系统分析,认为样品前的小孔光阑对激光产生了菲涅尔衍射,使得在样品表面光强分布变成周期性环状分布。在极短的相互作用时间内,热扩散很小,损伤图案依赖于光强分布。并依据实验参数,用柯林斯公式对样品表面的光强分布进行了计算,所得光强分布的周期与损伤波纹的周期基本一致。     

光阴极RF腔注入器中激光脉冲的时间抖动

介绍光阴极RF腔注入器中的驱动激光器,采用二极管泵浦的自锁模激光器,通过锁相,使输出激光脉冲的时间抖动小于2ps,实现激光脉冲同微波相位之间的严格同步,在实验上获得流强70A、能量2MeV、亮度4.4×1011A/(m2.rad2)的电子束。     

脉冲激光引起铜膜镜面的环形损伤波纹研究

 用波长1.06μm、半高宽10ns的脉冲Nd:YAG激光辐照铜膜镜面，在激光辐照区，用光学显微镜观察到有规律的环形波纹状损伤图案，波纹平均周期约几十μm。通过对光路系统分析，认为样品前的小孔光阑对激光产生了菲涅尔衍射，使得在样品表面光强分布变成周期性环状分布。在极短的相互作用时间内，热扩散很小，损伤图案依赖于光强分布。并依据实验参数，用柯林斯公式对样品表面的光强分布进行了计算，所得光强分布的周期与损伤波纹的周期基本一致。     

An intermittent frequency offset lock of a transverse Zeeman laser to an iodine stabilized He-Ne laser

A single-mode frequency stabilized laser with modulation-free and moderate power is desired as a light source for an ultra-high resolution interferometer system and/or a rapid laser calibration system. For this purpose, we developed a new stabilized laser system that utilizes intermittent control of a 2 mW transverse Zeeman stabilized He-Ne laser (Zeeman laser) with an iodine stabilized He-Ne laser (I2 stabilized laser). Because of the intermittent control, working time of the I2 stabilized laser is reduced. The Zeeman laser has two operational modes: independent and slave mode. In the independent mode, the Zeeman laser is stabilized through control of Zeeman beat frequency. Temperature dependent drift of the oscillation frequency during the independent mode is periodically corrected by the slave operation utilizing frequency offset locking to the I2 stabilized laser. Frequency instability of the Zeeman laser in independent and slave modes is 7.7X10-11 and 2.0X10-11, respectively, at the sampling time of 100 s.     

双光束组合激光辐照光导型CdS光电探测器的实验研究

为研究波段内和波段外组合激光对光导型光电探测器的辐照效应,实验采用532nm(波段内)和1319nm(波段外)双光束组合连续激光辐照光导型CdS光电探测器,分别改变两束激光的辐照功率,得到探测器的电压响应曲线。实验结果表明,光电探测器对波段内和波段外激光都有响应,但在激光开始和停止辐照瞬间探测器对两束激光的响应电压刚好相反。探测器对波段外激光的电压响应随线性工作区间内的波段内激光功率升高而增大;随着波段内激光趋于饱和,对波段外激光的响应电压近似指数级下降。分析认为,光电探测器对波段外激光的响应为光激发热载流子效应,是由自由载流子吸收激光能量产生带内跃迁引起的;波段内激光辐照影响探测器对波段外激光的吸收系数。     

目标激光漫反射率测试系统

目标激光漫反射率的测量与标定,对于目标漫反射特性和激光系统的评估分析是至关重要的。介绍了一种由大口径激光能量仪构成的目标激光漫反射率测试系统,系统可以在结构上保证CCD观瞄系统光轴与1.57μm激光探测器光轴一致,且CCD观瞄系统和激光能量仪机构合一。经测试系统进行实验,标定和实验的结果表明,系统检测精度高、操作性好。