氙灯泵浦钕玻璃放大器储能效率研究北大核心CSCD

按照激光放大器能量传输和转化过程,利用激光速率方程和氙灯辐射方程、光线追迹软件等理论方法和分析计算工具,对氙灯泵浦钕玻璃激光放大器进行储能效率和能量转换环节的理论分析以及定量、半定量计算,系统分析各种能量转化与损耗因素对放大器储能效率的影响。理论研究的成果与放大器实验考核的结果相一致。     

测量光学系统焦平面能量分布的一种方法

介绍了测量加工欠完善光学系统焦平面能量分布的“光线追迹”法。它类似于哈特曼方法,用该法测量了用于激光等离子体实验的非球面-球面透镜的焦斑大小及能量分布,为改进透镜加工及计算靶面上的能量密度提供了依据。     

一种非侵入式检测聚焦超声场的方法及装置

介绍了一种用激光通过声光折射法对聚焦超声场进行非侵入式测量的方法及装置. 该方法采用一束 直径小于声波长的平行激光束垂直入射于聚焦焦点, 通过建立焦点声压与光线最大偏转距离间的关系模型, 即可 计算出某点的声压. 通过将激光沿声轴线方向进行微小位置调节, 利用光束在聚焦超声场中由于介质折射率不同 导致的光线折射, 即可测得焦域范围的声压分布以及焦斑宽度. 所得实验测量结果与理论仿真结果对比相差不大, 证明此方法是可行的     

不同光源对普朗克常数实验测量的影响

介绍了光电效应实验中,采用零电流法确定截止电压测量普朗克常数的方法,研究了汞灯和氙灯提供光源对普朗克常数实验测量的影响,通过用Origin软件对测量的数据进行线性拟合,可得到截止电压与光子频率的关系曲线的斜率,从而能够更加准确的计算出普朗克常数的值,实验结果表明,对于氙灯光源,在普朗克常数的测量上相对误差更小,所得到的普朗克常数越精确,从实验的角度充分证明了氙灯光源是光电效应实验测量效果非常好的一种光源。     

激光脉冲在各向异性散射介质内的瞬态热效应

本文考察了激光脉冲在吸收、发射、各向异性散射介质内引起的瞬态热效应。将激光脉冲辐射在介质内的传递过程分为两个子过程：发射－衰减－反射过程和吸收－散射过程。用光线踪迹法结合节点分析导出辐射传递系数和辐射源项,用控制容积法解瞬态能量方程。检验结果表明,本文的计算方法准确。在此基础上,考察了散射特性、初始温度对激光脉冲响应的影响。     

氪灯发光总功率和氙灯发光总能量检测设备

根据氪灯、氙灯发光的工作原理,介绍了氪灯发光总功率和氙灯发光总能量检测系统。该系统可以对氪灯发光总功率和氙灯发光总能量进行批量检验,使用户能在相关激光产品的生产和装配过程中对其进行质量控制,从而提高了激光产品的合格率,缩短了生产时间。在连续氪灯和脉冲氙灯的入厂检验中,氪灯发光总功率和氙灯发光总能量是需要检测的主要技术指标。新型氪灯、氙灯性能综合检测系统是通过采用积分球、功率计以及能量计来检测氪灯的发光总功率和氙灯的发光总能量的。设备由:积分球、功率计、能量计、氪灯和氙灯支架及冷却系统、氪灯和氙灯电源等五部分组成。     

Nd：S—FAP晶体1.328μm激光特性研究

用染料激光和氙灯泵浦实现了ＮｄＳ－ＦＡＰ晶体低阈值、高效率的１．３２８μｍｍ激光运转。在透过率７％的平－平腔情况下，染料激光泵浦斜效率为３８％，阈值４．５ｍＪ，倍频红光波长为０．６６４μｍ，线宽１．３ｎｍ；采用氙灯泵浦（４×３０ｍｍ），实现了１．３２８μｍ自由运转，阈值为２４０ｍＪ，斜效率为０．８５％。测量了不同腔长，不同透过率情况的输出能量、光束发散角和偏振特性等。     

测量微细尺度流体温度场的傅立叶变换激光云纹技术

本文研究了一种能测量微细尺度流体温度场的激光云纹技术。激光云纹法利用莫尔条纹的位移量或者位相变化来计算光线穿过位相物体时产生的偏转角,并由此获得流体的温度梯度和温度场分布。激光云纹技术具有灵敏度高,空间分辨率高,稳定性好,实时观测等优点。本文介绍了激光云纹法的测量原理、实验技术,并利用该方法测量了加热细丝自然对流的微细尺度温度场分布。     

电容损耗对脉冲氙灯放电特性的影响

研究了储能电容自身损耗对氙灯放电特性的影响,对脉冲氙灯放电回路进行了分析与改进。在实际电容自身损耗不为零的情况下,将电容等效为理想电容与损耗阻抗的串联,给出了计算氙灯放电特性的改进公式,并详细计算和分析了电容自身损耗增大情况下的氙灯放电电流和放电功率变化情况,计算结果表明:损耗增大会导致氙灯放电电流、功率峰值下降,闪光时间缩短,显著影响激光泵浦效率;电容损耗增大还会导致LC放电回路出现电容反充电现象,影响氙灯正常工作并缩短灯的寿命。实际的储能电容充放电实验证明,电容损耗增大会导致氙灯闪光的波形峰值下降、闪光时间缩短和电极溅射加剧,验证了理论分析的合理性。另外,实验证明环境因素对储能电容自身损耗的增大具有非常显著的影响。     

基于PASCO系统的物质折射率测量

设计了基于全反射原理和PASCO系统的角度扫描物质折射率计算机测量方案.用波长650 nm的激光,测量了水和酒精的折射率,与公认的测量结果较为吻合.通过在透射方观察找到全反射现象,且因出射光线与入射光线的方向是在同一方位,所以透射方并无需转动.引入PASCO系统可测量得到总透射率随入射光角位置的变化关系曲线.     

Nd3+:Er3+:KY(WO4)2激光晶体的生长和光谱特性

采用熔盐法从K2 WO4助熔剂体系生长出尺寸为 4 5mm的Nd3 :Er3 :KY(WO4) 2 透明晶体。从晶体中切割出Ф3× 11 9mm的激光器件 ,测量了晶体的紫外 -近红外的吸收光谱 ,从吸收光谱图上可以看到 ,晶体存在着 974 88nm ;80 1 0 (798 12 ,80 3 95 )nm ;74 8 5 (75 3 5 ,74 3 4 9)nm ;6 5 3 6 1nm ;5 86 6 5nm ;5 18 6(5 4 5 0 3,5 2 1 32 ,4 89 35 )nm ;4 5 2 80nm ;4 0 7 81nm ;36 7 2 2 (377 2 4 ,36 6 4 ,35 8 0 2 )nm九个吸收峰带 ,对各个吸收峰带按照Er3 和Nd3 离子的能级跃迁进行了归属。同时采用Edinburgh InstrumentF92 0荧光光谱仪在室温下对晶体进行了荧光测试研究。研究结果表明 ,共掺Nd3 离子可以增强Er3 :KY(WO4) 2 对半导体激光器泵浦源 (80 0nm)的吸收。     

滤波差分法测量软X射线谱

研究一种测量激光等离子体发射软X射线谱强度的新方法——滤波差分法.介绍了滤波差分 法基本原理,给出了滤波差分对的理论计算结果及实验测量结果,并用此方法获得软X射线 谱的绝对强度,最后对测量光谱强度的误差进行分析和估算. 关键词：     

用变换方程测量窄带阿秒超紫外线XUV脉冲的强度时间结构

阿秒超紫外线(extreme ultra-violet, XUV)与飞秒超短激光脉冲共同激发惰性气体原子产生光电子，其终态能量与光电子产生时刻即激光相位有关. 介绍光电子的激光相位确定法，并利用光电子能谱本身(其比例谱)，计算出待测窄带XUV脉冲的强度时间结构. 研究表明，在与激光线性极化方向成0°或180°方向测量得到的光电子能谱动态范围大，容易解谱. XUV脉冲的时间宽度的测量范围为半个激光振荡周期，时间分辨率主要取决于测量系统的时间晃动和控制精度. 关键词： 光电子能谱 相位确定法 变换方程 脉冲强度时间结构     

环形激光二极管抽运棒状激光器中瞬态温度和热应力分析

直接从激光二极管发光强度的角分布出发,采用光线追迹方法获得激光棒内的热沉积分布,在此基础上采用热传导模型和热力模型,比较了不同抽运功率、不同棒半径下达到稳态温度分布的时间,并且对稳态和瞬态热应力进行了详细模拟计算。结果表明,采用环形激光二极管阵列侧面抽运的棒状激光器中的热效应问题十分严重,不同的抽运结构参量下,温度分布不同;达到稳态所需时间随棒半径增大而增加,而不受抽运功率的影响;抽运功率越大,棒内温差增大,热应力也越大;热破坏主要集中于激光棒中心区域和表面区域。     

激光二极管端面泵浦Yb:YAG圆棒热效应研究

基于激光二极管端面泵浦Yb∶YAG棒工作特点的分析,提出了端面绝热、周边恒温的激光晶体热分析模型,采用了一种新的热传导方程求解方法,得到了超高斯光束端面泵浦Yb∶YAG棒温度场的一般解析表达式。同时分析了不同阶次、不同光斑半径、不同功率超高斯光束以及晶体参数改变时对于Yb∶YAG棒温度场分布的影响。研究结果表明,若准直聚焦到Yb∶YAG棒泵浦面42.5W的光束具有4阶超高斯强度分布时,掺Yb3+质量分数为10.0at.%、长度为2.5mm、半径为2mm的Yb∶YAG棒的泵浦面获得74.20℃的最高温升。新的热传导方程求解方法在研究激光棒温度场分布方面具有计算量小、精度高等特点。研究结果对减小激光晶体的热效应,提高全固态Yb∶YAG激光器性能提供了理论依据。     

DF激光器光栅选线实验研究

基于闪耀光栅的分光原理,利用小型直流放电驱动化学激光器,在平凹稳定腔内插入闪耀光栅,建立了选择激光器光栅谱线的实验装置.实验中共获得了14条谱线,测量了每条谱线的功率,计算了波长,分析了选线后谱线条数减少、谱线功率降低的原因.该装置尺寸小,使用比较方便,可以满足连续波DF化学激光器性能研究的需要.     

激光二极管阵列端面抽运复合棒状激光器热效应的有限元法分析

建立了激光二极管阵列(LDA)端面抽运棒状激光介质的数值模型.考虑到介质与空气的对流换热和介质的热力学参数随温度的变化,根据经典热传导方程和热弹性方程,运用有限元法得出了复合棒状介质和未复合棒状介质内瞬态温度、热应力和应变的时空分布,分析了温度、热应力和应变随抽运功率、换热系数和时间的变化规律.结果表明,复合棒的最高温度、最大张应力和最大轴向应变的位置与未复合棒不同,并且数值分别为未复合棒的73%,60%和33%.由此可知,利用复合棒可极大地减小热效应的影响.理论分析结果可为LDA抽运固体激光器的结构优化设计和实验研究提供理论参考.     

Fast-response terahertz wave switch based on T-shaped photonic crystal waveguide

We design an ultra-fast terahertz wave switch based on T-shape photonic crystal waveguide. The polymer rod is added in the junction as a point defect, the refractive index of which can be varied by adjusting the external pump laser intensity. The transmission spectrum is calculated by finite-difference time-domain method, which shows that the output energy of the two output ports is closely related to the refractive index of the polymer rod. By continuous wave excitation of the guided mode, the simulation results show that the T-shaped photonic crystal waveguide can flexibly tune the power in two output ports. The tuning rate of the device is about 0.3 ns. These results provide a useful guide and a theoretical basis for the developments of terahertz wave functional components.     

Temperature dependence of efficiency and thermal lensing of diode-laser-pumped Nd:YAG lasers

Efficiencies, lasing thresholds and thermal lensing of a Nd:YAG rod side-pumped with two 10 W diode-laser-arrays are measured for various rod temperatures between 80 K and 380 K. The threshold is reduced by a factor of 2.5–4 on cooling from room temperature to about 100 K, while the slope efficiency is increased by between 0% and 50% depending on the reflectivity of the outcoupling mirror. Extrapolation to a 240 W pumped laser gives an increase in optical efficiency of 25% to 30%. The thermal lensing measured with a beam deflection and an interferometric method is reduced by a factor of 10.     

采用曲率传感器测量热透镜焦距

 分析了用光栅型波前曲率传感器测量热透镜焦距的基本原理,针对高功率固体激光器的工作特点,结合实验现象推导了在热透镜效应较强时热透镜焦距变化的计算公式。对半导体二极管(LD)侧面泵浦的百W级Nd:YAG激光棒在泵浦电流为15~25 A时的热透镜焦距值进行了测量,讨论了可能存在的误差。实验现象和理论分析一致,测量的热透镜焦距值与理论值符合得较好。