电光晶体调谐的外腔反馈半导体激光器

报道一种用电光晶体实现快速调谐和凋制激光频率的方法.在Littrow型外腔反馈半导体激光中插入LiNbO3晶体,利用LiNbO3晶体的电光效应,通过改变晶体电压来调节激光器的有效腔长,可以对激光频率进行快速的调谐和调制.采用该方法,自制外腔反馈半导体激光器的调谐频率可达到2 kHz,它的调谐范围为350 MHz,激光频率调谐系数约为1.06 MHz/V,用饱和吸收光谱观测频率调谐的效果.快速激光频率调制可以应用在稳频技术上,将外腔反馈半导体激光器调制在5～100 kHz频率下,均获得了87Rb原子D2线的饱和吸收光谱的色散信号,并实现了激光频率在饱和吸收峰上的长期稳定.     

基于铌酸锂双折射晶体的皮秒拍瓦激光系统光谱整形

为补偿皮秒拍瓦激光系统中钕玻璃宽带放大引起的增益窄化,提出了一种基于铌酸锂双折射晶体的高能量光谱整形方法.在相同强度调制下,对比了BBO、铌酸锂和石英3种晶体,针对1053 nm激光,选用了高双折射率、大口径且不易潮解的铌酸锂作为整形晶体.理论分析了晶体厚度、倾斜角、面内旋转角对强度调制的影响,发现它们分别决定调制的带宽、中心波长及深度.并对整形过程中晶体引入的光谱相位进行了分析,发现各阶色散量随晶体厚度、倾斜角、面内旋转角变化的规律,因此可通过上述参数控制各阶色散量.在此基础上,开展了中心波长为1053 nm、带宽为10 nm、调制深度为80%的光谱整形实验和相位测量实验,实验与理论分析相一致.针对神光Ⅱ皮秒拍瓦激光系统,利用上述整形方案,国内首次实现了1700 J, 6 nm (FWHM)的高能宽带激光输出,有效补偿了增益窄化.研究结果对国内基于钕玻璃放大系统的宽频带激光装置的工程研制具有重要意义.     

啁啾脉冲堆积宽带激光的三次谐波产生

 针对啁啾脉冲堆积方法获得的宽带激光,分析了其形成机制,并给出了其时间波形和光谱分布。采用KDP晶体Ⅰ/Ⅱ类角度失谐的三倍频方案以及Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ晶体级联角度失谐方案,定量分析了啁啾脉冲堆积方式宽带激光三倍频转换效率随入射光强、带宽、以及晶体厚度等因素的变化,并与时间相位调制的宽带激光三倍频的相应结果进行了比较。研究结果表明,采用晶体级联方式可以大幅度提高宽带三倍频转换效率,并且啁啾脉冲堆积宽带激光的三倍频转换效率的提高比时间相位调制宽带激光更为明显。     

定时中断对飞秒激光脉冲调制的研究

提出了一种数字信号对腔倒空式激光脉冲的调制方法.具有腔倒空装置的激光脉冲在腔内放大,当增益开始衰减时,由电光晶体改变激光的偏振方向将激光脉冲从谐振腔中倒出;再由1 kHz的脉冲信号向计算机发出定时中断请求,中断过程中用数字信号调制脉冲倒出的触发电平,从而调制激光脉冲.用该方法实现了对钛宝石飞秒激光再生放大器的调制,成功地在熔融石英玻璃内写入了二进制数据.     

基于光学参量振荡器的可调谐红外激光的强度噪声特性

红外激光光源在微量气体、高分辨率光谱分析和量子光学研究等领域具有重要的应用.本文利用锁定单共振光学参量振荡器内腔标准具的方案获得了无跳模连续调谐的红外激光输出,理论和实验研究了红外激光的强度噪声特性,分析了影响强度噪声的因素.通过控制非线性晶体的温度和标准具调制信号实现了对红外激光强度噪声的抑制.当控制非线性晶体工作温度为60℃,内腔标准具调制信号为8 kHz时,单共振光学参量振荡器输出信号光和闲置光的强度噪声分别降低了11和8 dB.     

固体介质中光速减慢现象的研究

利用均匀加宽介质中的光谱烧孔效应在红宝石晶体中观测到了最慢为27.55±0.05m/s的极慢光速. 且介质中光传输的群速度与激光的调制频率、激光光功率以及晶体的晶格方向有关. 调制频率越低、相互作用越强，介质中的光速越慢. 关键词： 光速减慢 光谱烧孔 红宝石     

电光相位调制器中剩余幅度调制变化的抑制

实验研究了电光相位调制中剩余幅度调制以及它的变化引起的碘稳频532 nm光频标的频率漂移。观测了电光晶体温度与剩余幅度调制和光频标锁定后激光频率之间的变化关系。研究了利用主动电压反馈抑制剩余幅度调制的实际效果和存在问题。提出并实现了采用主动温度反馈控制电光晶体温度对剩余幅度调制变化的抑制。实验表明,在主动温度反馈系统闭环后,剩余幅度调制基波成分的抑制程度超过40 dB,同时有效地控制了剩余幅度调制的变化。采用该系统后,没有发现产生附加的激光频率起伏。测量的百秒至万秒取样时间的激光频率稳定度可达到或优于5×10-15,明显地改善了碘稳频532 nm光频标的中长期激光频率稳定度。     

时间位相调制对高强度三次谐波转换的影响

在惯性约束聚变研究中,为了利用光谱色散进行光束匀滑以及抑制KDP晶体等大口径光学元件中的横向受激布里渊散射,通常需要对激光脉冲进行时间位相调制.详细讨论了高功率条件下KDP晶体Ⅰ/Ⅱ角度失谐三倍频方案中,时间位相调制对三次谐波转换效率和脉冲频谱的影响.研究结果表明,时间位相调制会导致三次谐波转换效率明显下降.     

用水代替无水乙醇抛光磷酸二氘钾晶体

我们小组接受研制电光调制器这种激光器件,是用于大型精密激光测炬仪中.它是由几块透明的叫做磷酸二氘钾(简称DKDP)的电光晶体串联在一起构成舵.当激光通过这些晶体时,只要在晶体上加一个讯号电压,晶体中的折射率就会随电讯号作有规律的变北,从而使发射中的激光束变成带有随电讯号变化的光,这样的激光就可以为测距仪服务了. 电光调制晶体(图1)虽然只有火柴棍那么大,但它在激光应用中却占有极重要的地位,特别是在激光测距仪中它直接关系着仪器的精度和质量.这种晶体是一种硬度很小、易潮解的磷酸盐.要制造这种调制器,就必须首先解决晶体的…     

操控非线性损耗实现稳定的高功率单频激光及可调谐激光的输出

通过操控线性和非线性损耗,使激光器满足单频运转的物理条件,获得了稳定高功率单频激光输出.利用非线性损耗取代了现有的标准具锁定技术,实现无调制锁定的宽带连续可调谐激光输出.     

用于X射线时空分辨测量的弯晶谱仪

为了测量激光聚变产生的0.2～0.37 nm范围内的等离子体X射线, 设计了一种基于空间和时间分辨的聚焦型弯晶谱仪. 将在700℃时弯曲后的LiF(2d＝0.403 nm)晶体作为色散元件, 布喇格衍射角的变化范围为30～67.5°, 弯晶粘贴在离心率和焦距分别为0.9586和1350 mm的椭圆形不锈钢基底上. 利用弯晶谱仪配X光CCD相机在星光Ⅱ激光(0.35 μm, 60～80J, 700 ps)装置上摄取了钛平面靶发射的X射线光谱, 实验结果表明它的光谱分辨率能达到0.001 nm.     

Damage threshold of lithium niobate crystal under single and multiple femtosecond laser pulses: theoretical and experimental study

The damage threshold of lithium niobate crystal under single and multiple femtosecond laser pulses has been studied theoretically and experimentally. Firstly, the model for the damage threshold prediction of crystal materials based on the improved rate equation has been proposed. Then, the experimental measure method of the damage threshold of crystal materials has been given in detail. On the basis, the variation of the damage threshold of lithium niobate crystal with the pulse duration has also been analyzed quantitatively. Finally, the damage threshold of lithium niobate crystal under multiple laser pulses has been measured and compared to the theoretical results. The results show that the transmittance of lithium niobate crystal is almost a constant when the laser pulse fluence is relative low, whereas it decreases linearly with the increase in the laser pulse fluence below the damage threshold. The damage threshold of lithium niobate crystal increases with the increase in the duration of the femtosecond laser pulse. And the damage threshold of lithium niobate crystal under multiple laser pulses is obviously lower than that irradiated by a single laser pulse. The theoretical data fall in good agreement with the experimental results.     

强激光烧蚀平面靶的实验研究

此文叙述了采用晶体谱仪和X射线条纹相机等探测器测量平面靶强激光烧蚀参数的方法 ,给出了铝平面靶和碳氢平面靶的质量烧蚀速率和烧蚀压。实验结果与收集到的国外数据进行了比较 ,二者在误差范围内一致。同时探索了金平面靶强激光烧蚀参数的实验研究方法。     

PPLN晶体差频测量飞秒激光脉冲的载波包络相移

在飞秒激光频率梳系统中，通常采用自参考技术测量飞秒激光脉冲的载波包络相移，但该技术需要采用光子晶体光纤进行光谱扩展从而增加了系统的不稳定性，这种技术已经制约了高稳定度的飞秒激光频率梳的发展.采用PPLN晶体差频法测量了宽谱钛宝石振荡器输出的7fs激光脉冲的载波包络频移，得到了大于30dB的拍频信号，为研制无光纤的新一代高稳定度光学频率梳奠定了基础.     

评估固体激光器对流换热系数的方法

 为提高固体激光器的热管理效果,提出了一种使用316L不锈钢片代替激光晶体评估固体激光器表面对流换热系数的方法。在低冷却水温的条件下,使用快响应热电偶对替代片和出口水流的动态温度进行测量,应用有限元方法计算不同对流换热系数下替代片的动态温度,讨论了对流换热系数对重频大能量激光器热效应的影响。通过寻找测量值和计算值的最小方差,得到该冷却结构下的激光器表面对流换热系数为3 500 W·m^-2·K^-1。     

Angular dependence of the thermal-lens effect on LiSrAlF6 and LiSrGaF6 single crystals

We apply thermal-lens (TL) spectrometry to measure the angular dependence of the TL effect on colquiriite single crystals. The experiments were performed with LiSrAlF(6) and LiSrGaF(6) using a two-beam mode-mismatched configuration. The results show that it is possible to minimize the TL effect by selecting the appropriate crystal orientation. Our data also show that the anisotropy of the linear thermal expansion coefficient drives the amplitude of the TL effect, including the inversion from focusing to defocusing as the crystal orientation angle tends to the c-axis direction. The results may be useful for those working to develop a high-power laser using LiSrAlF(6)(:Cr) and LiSrGaF(6)(:Cr) single crystals, allowing for optimization of the designed laser cavity.     

一种测量二极管侧面抽运固体激光器热焦距的方法

提出了一种能够简单、准确测量二极管侧面抽运固体激光器热透镜焦距的方法,明确提出采用非对称平平腔测量时,激光晶体端面与腔镜的间距不需要为零,并从实验上证明了方法的可靠性. 应用该方法的测量结果可以优化复合折叠和频黄光激光器的结构,保证两束基频在腔内达到最佳的空间重合,提高腔内和频效率. 关键词： 全固态激光器 Nd∶YAG激光器 热焦距 腔内和频     

Domain pattern in ferroelectric triglycine sulphate using pyroelectric effect

A method to study domain structure in ferroelectrics, using pyroelectric effect is described. Variation of pyroelectric signal from the surface of a triglycine sulphate crystal plate has been studied by scanning the surface of the crystal with a low wattage He-Ne laser beam. The integrated pyroelectric signal is due to two components, namely, (1) the primary component arising out of the change in spontaneous polarization with temperature and (2) the delayed component arising out of the possible polarization reversal. The component of an electric field along the ferroelectric axis due to thermal hemisphere within the crystal plate formed by the laser beam has been calculated and shown to exceed coercive field, making polarization reversal possible. The delayed pyroelectric signal is a measure of polarization reversal within the patch illuminated and its observed variation over the surface yields information of the domain structure.     

皮秒脉冲激光产生的X射线源能谱精密诊断

针对皮秒脉冲激光产生的X射线能谱精密诊断需求,提出了一种晶体谱仪,该谱仪使用曲率为200 mm的透射式石英弯晶作为色散元件,测谱范围可覆盖8～60 keV。使用该谱仪在星光III和神光II升级装置进行了应用,成功获得了铜、钼、银等元素的特征线能谱,以及金的L壳层特征线,测量获得的能谱信噪比较高,显示了谱仪在测量皮秒激光产生的X射线能谱上的良好性能。     

大口径KDP晶体角度相位匹配离线测量精度研究

为满足惯性约束聚变(ICF)实验对激光驱动器高效三倍频能力的要求, 对离线测量晶体角度相位匹配方案进行了优化。采取的主要优化措施是:提高晶体准直技术能力;降低模拟小口径激光输出变化对测量不稳定性的影响。通过理论分析和对实际测量结果的系统分析,得到了晶体离线测量的不确定度:其中二倍频相位匹配角测量扩展不确定度为15.94 rad,三倍频相位匹配角测量扩展不确定度为27.8 rad,达到了较高的晶体离线测量精度要求。