混合型TEA CO_2激光器的实验研究

本文描述了混合型TEA CO_2激光器的三种结构,给出了五个方面的实验结果.它们是:腔长的影响;连续CO_2激光功率的影响;输出能量和激光脉冲波形;选支输出和脉冲低气压CO_2激光管。对所得结果做了简明的讨论。     

封离式CO_2激光器用的氧化传导镀层的阴极

镀有氧化铟锡和氧化锡之类氧化传导材料的冷阴极用于封离式CO_2激光器的直流气体放电。与没有镀层的金属阴极相反,激光功率的提高和气体放电的稳定这两个方面的激光性能均受影响。质谱研究揭示了激光功率的增强和与此类镀层阴极有关的CO_2含量增加的相关性。     

高功率横流CO2激光器脉冲预电离过程研究

本文给出了对高功率横流CO_2激光器脉冲预电离过程的理论和实验研究.表明了预电离过程中光电离的重要作用.实验结果表明,脉冲预电离可增大高功率横流CO_2.激光器的pd值(p为放电气压、d为放电间隔),增大放电区注入功率密度.对于提高此类型激光器的放电稳定性和输出激光功率是一种技术简单而有效的手段.     

英国新型工业CO_2激光器

苏格兰爱丁堡Heriot-Watt大学物理系的科学家们报道了他们在新型片状激光器技术上的进展。用这种技术可设计出100W至2.0kW功率的工业CO_2激光器。为了取代通用激光管结构,研究小组研究了扩散致冷CO_2增益介质的二维和三维定标。这样,可以采用新的放电形式,制作不需要快速气流的中型尺寸的中等功率激光器。     

调Q CO_2激光功率放大器的输出特性

利用描述CO_2激光器动力学过程的六温度模型理论,建立了计算调Q CO_2激光功率放大器输出特性的数学模型,进行了理论分析和数值计算,并讨论了分光比等参数对输出脉冲特性、输出光谱的影响。结果表明:该调Q CO_2激光功率放大器存在临界增益长度和临界光强分束比,低于临界值时无法获得激光输出;该调Q CO_2激光功率放大器的输出激光脉冲波形、峰值功率、脉冲宽度、输出光谱与光强分束比、抽运电子数密度等参数有关,光强分束比越小,输出的调Q激光脉冲宽度越大,峰值功率越低;该调Q CO_2激光功率放大器利用Q调制的高增益特性,通过控制调Q元件所在的低功率支路可以实现高平均功率的调Q脉冲CO_2激光输出,很好地解决了调Q CO_2激光功率放大器难以高功率运转的问题。     

法国的军用激光研究

与YAG激光器相比,CO_2激光器具有基本的适于作战的优点,因此可能作为下一代的激光系统出现在1990年的地平线上。法国的军用激光研究活动可用技术发展阶段来进行分析。本文将集中到近期活动:包括目前正在生产而且肯定是需要的Nd:YAG激光器,中期及远期活动:co_2激光系统看来很有希望,但不包括对抗措施的激光研究和新激光器基础研究。 Nd:YAG激光器法国的主要计划是机载ATLIS系统,该系统能使单座战斗机上的激光照明光束在从空中向地面进攻时,盯住目标。汤姆逊—CSF     

工业CO2激光器聚焦光学系统的选择

CO_2激光器的工业应用主要是焊接、热处理、产品标记、陶瓷的划线以及塑料和金属的切割。在后两种应用中,聚焦光斑的大小和光束的会聚角将决定使用的激光装置加工的质量和速度。有些CO_2激光器的使用者不熟悉选择聚焦光学系统所依据的基本光学原理,因此常常满足于现用的单元件聚焦透镜。此类透镜对于使用者打算要做的切割和划线工作是不理想的,何况现在同样易于买到校正过的多元透镜。应注意分析哪些因素对 CO_2激光聚焦透镜的材料和设计的选择有影响,并介绍对这种系统的性能起支配作用的简单方法。     

激光机器人焊接

许多读者将会亲眼见到用He-Ne激光器或类似气体激光器发出的细单色激光束描绘的图案(这种激光器的输出功率通常只有几个毫瓦).在制造工业中常常要求高得多的平均输出功率和运行效率.在电磁辐射谱近红外波段运行的电激励激光器可满足这种要求.这样的激光器有Nd:YAG(1μm)激光器,CO2(10μm)气体分子激光器和CO(5μm)激光器,这些激光器都发射高度定向的辐射束.虽然激光器的物理原理早在60年代就清楚了,但是把它们应用到工业加工的研究只是近来才迅速发展起来,特别是在德国和日本.“高科技”激光车间现已常规地应用了Nd:YAG和CO2激光器,…     

Er~(3+)掺杂玻璃腔内增强激光冷却理论分析

近年来,掺Er3+的CdF2-CdCl2-NaF-BaF2-BaCl2-ZnF2玻璃已成为固体材料激光冷却领域中新的研究材料之一.本文利用激光器输出理论和驻波腔内共振增强原理分析了该材料的两种腔内增强激光的冷却,计算结果表明腔增强可获得几十到几百倍的增强因子.此外,比较了内腔和外腔这两种增强方案,研究结果表明,当材料的吸收比较小时,特别是材料长度小于0.3 mm时,采用内腔增强方案,腔内抽运功率高,冷却材料对激光的吸收大.然而当材料的吸收比较大时,特别是材料长度大于3 mm时,外腔增强方案更具优越性.最后,根据Er3+掺杂材料制冷工作波长和功率的要求,指出腔增强实验可通过半导体激光器来实现.     

长波红外无线激光通信脉冲宽度调制实验研究

为实现长波红外无线激光通信,建立了基于脉宽调制的长波红外无线激光通信系统模型,对系统性能进行了分析,给出了系统误码率的计算公式.搭建了实验系统,对CO_2激光器的平均输出光功率随占空比的变化情况进行了分析,对不同占空比条件下接收端对应的激光平均脉冲宽度以及脉冲宽度受噪声影响的随机变化情况进行了分析,得到了激光输出平均光功率、平均脉冲宽度与占空比之间的关系,以及脉宽的分布规律,并将实验结果与理论分析结果进行了对比,在此基础上得到了脉宽最佳判决门限和系统各类工作参数同误码率之间的关系.结果表明,基于CO_2激光器的脉冲宽度调制能够实现长波红外无线激光通信.     

连续激光辐照下的TiO_2薄膜热传导性质

热传导规律的研究在激光诱导薄膜材料改性等应用中有着重要的作用,本文针对二氧化碳激光器辐照下的二氧化钛(TiO_2)薄膜表面的热效应进行了理论仿真和实验研究。首先,对具有粗糙上表面的TiO_2薄膜,利用有限元法构建了连续激光作用下的TiO_2薄膜的立体模型并得到了其三维温度场分布。然后使用CO_2激光器进行辐照实验,分析了辐照时间和功率等参数对TiO_2薄膜形貌、晶相以及颜色的影响。仿真表明,连续激光辐照下TiO_2薄膜的瞬态温度场呈高斯分布,且与激光功率、光斑半径、辐照时间等因素有关。当表面温度小于分解温度时,薄膜上表面最大平均温度与激光功率满足线性关系,与光斑半径满足ExpAssoc非线性关系。实验结果表明,激光辐照引起TiO_2薄膜材料表面粗糙度降低且颜色变化。激光功率过小或辐照时间过短会导致有效作用面积小且不均匀,反之会产生热形变。结合仿真和实验可知使用功率为6 W,半径为3 mm的连续激光辐照TiO_2薄膜10 s时取得的处理效果最优。     

折迭式双波长可调谐单模TEACO_2激光器

研制了一台折迭式双束可调谐TEA CO_2激光器,该器件可以同步地产生两束波长在9.2μm～10.9μm之间独立可调的激光.单线单模输出最大峰值功率为1MW,单线多模输出最大峰值功率为4MW.文中对器件的模式选择和双波长输出的同步特性等作了分析并给出了实验结果.     

直流激励慢速流动陶瓷放电管CO2激光器的实验研究

直流激励慢速流动陶瓷管CO_2激光器的基模功率较玻璃管激光器高45％。实验结果优于美国J.Macken分布型镀金薄膜对基模CO_2激光器的改善功能。文中还讨论了该激光器大幅度提高功率的机理。     

Yb:Y2O3透明陶瓷的光学性能研究

介绍了一种基于纳米粉末真空烧结技术的新型固体激光材料--Yb:Y2O3多晶陶瓷的制备工艺、物理化学特性、能级结构和光谱特性,并与Yb:YAG单晶进行了对比.采用紧凑型有源镜激光器(CAMIL)的抽运方式,验证了Yb:Y2O3透明陶瓷的激光输出性能.在35W的最大抽运功率下,得到波长1078 nm,功率10.5 W的连续激光输出.斜率效率达到37.5%.实验中还观察到激光输出波长随抽运功率增加而红移以及随输出耦合镜变化而漂移的现象.Yb:Y2O3多晶陶瓷是一种理想的激光材料,不仅具有与Yb:YAG单晶同样优秀的物理化学性能和光谱特性,而且其热导率和发射带宽约为Yb:YAG单晶的两倍,非常适合于高亮度激光器和超短脉冲激光器领域的发展应用.     

改善输出光束质量的环形凹面镜激光谐振腔的研究

武汉光电国家实验室工业激光器研究团队一直致力于高功率高光束质量激光器的研究,在新型谐振腔的研究中,获得授权发明专利3项,申请发明专利2项。该团队提出了一种新型激光谐振腔,即环形凹面镜激光谐振腔,该谐振腔由一个环形凹面反射镜和一个平面输出镜组成。理论模拟表明,菲涅尔系数为8．05的环形凹面镜激光谐振腔的输出光束M2因子接近于菲涅尔系数为2．01的平凹稳定腔的输出光束肝因子,环形凹面镜激光谐振腔的模体积为平凹稳定腔模体积的4倍。利用该谐振腔在高功率横流CO。激光器进行了试验研究,输出光束为等相位面的环形光斑,即近场为环形分布,远场（聚焦处）为中央亮斑分布。相同光阑尺寸的平凹稳定腔和环形凹面腔对比研究表明,在激光功率没有明显降低的情况下,输出光束的肝因子由平凹稳定腔的7．5提高了1．9。环形分布光束可以降低谐振腔镜片和外光路镜片的热畸变,对于高功率激光器的工业应用非常有意义。这种谐振腔结构简单,进一步解决其失调稳定性问题,将有助于该类谐振腔在多种工业激光器中获得应用。     

四硼酸铝钕晶体及其小型全固态激光器

当前,全固态激光器在向万瓦级大功率方向发展的同时,也在向微型化发展。利用碟片全固态激光器可获得千瓦级以上激光,利用微片全固态激光器则可实现小体积、高密度、中小功率激光输出。获得高功率高密度激光的关键在于激光材料。本文从碟片和微片激光器的发展和对激光基质材料的要求出发,概述自激活激光晶体的研究,特别对四硼酸铝钕[NdAl3(BO3)4,简称NAB]晶体的结构、生长、性质及其作为有应用前景的小型片状激光器的候选材料作了详细的介绍。近期,采用面积为4×4 mm2,厚度为0.39 mm的微片NAB晶体,用885 nm半导体激光器为光源泵浦,获得了4.6 W的1.063 μm激光的有效输出,其斜效率达到64%,充分显示了NAB晶体作为自激活激光晶体在微片激光器中的应用前景。     

四硼酸铝钕晶体及其小型全固态激光器

当前,全固态激光器在向万瓦级大功率方向发展的同时,也在向微型化发展。利用碟片全固态激光器可获得千瓦级以上激光,利用微片全固态激光器则可实现小体积、高密度、中小功率激光输出。获得高功率高密度激光的关键在于激光材料。本文从碟片和微片激光器的发展和对激光基质材料的要求出发,概述自激活激光晶体的研究,特别对四硼酸铝钕[NdAl3(BO3)4,简称NAB]晶体的结构、生长、性质及其作为有应用前景的小型片状激光器的候选材料作了详细的介绍。近期,采用面积为4×4 mm2,厚度为0.39 mm的微片NAB晶体,用885 nm半导体激光器为光源泵浦,获得了4.6 W的1.063μm激光的有效输出,其斜效率达到64%,充分显示了NAB晶体作为自激活激光晶体在微片激光器中的应用前景。     

808nm大功率半导体激光迭阵偏振耦合技术

随着半导体激光器在工业、军事、核能等领域的应用越来越多,单个迭阵输出的光功率密度已经不能满足实际的需求,这就需要将多个半导体激光迭阵的光束耦合成为一个共同的光束,以提高输出功率和亮度.所以采用怎样的光束耦合技术能实现高亮度、高质量的激光输出就成了一个关键性的问题.对于该技术的研究,国内还没有实验方面的报道.主要介绍了大功率半导体激光器偏振耦合原理、实验的技术路线,以及对808nm半导体激光迭阵进行耦合实验的结果及分析.对2个bar、功率为40W/bar的808nm连续半导体激光迭阵,实现偏振耦合的总效率超过90%,聚焦得直径为3mm光斑,输出功率达到134W,总体效率超过84%.对7个bar、峰值功率100W/ba、r占空比20%的808nm准连续半导体激光迭阵进行了偏振耦合,其效率达到67%,得到4.5mm×4.5mm的光斑.     

光栅耦合外谐振腔调谐的半导体量子级连激光器

本文研究了由InGaAs/InAlAs材料组成,波长为4.6和5.1微米的量子级连中红外半导体激光器的光栅外耦合谐振腔的特性。在温度是80K时波长可调制宽度是激光中心波长的1.5%左右。对于这两个激光器而言,它们的波长可调制宽度随温度升高而减低。被调制的单模激光器的输出光功率是几个毫瓦,激光的谱线宽度是1到2个微米。激光阈值电流随波长缓慢变化,然而激光输出效率在短波长时更加优化。     

气体激光器

TN248.2 2004064099 用集束空芯传能光纤提高激光强度的实验研究=Experimental research on multi-bunch hollow transmitting laser energy fibers for high power laser[刊,中]/周桂耀(燕山大学红外光纤与传感研究所.河北,秦皇岛(066004)),侯峙云…∥光电子·激光.—2004.15(5).—586-588 利用7根多晶态GaO_2空芯传能光纤,将7台50W的CO_2激光器输出的激光能量合并成一束激光,使输出的激光功率达到319W,聚集后激光光斑直径为0.2mm,由此实现低功率激光器合并成高功率激光。图6表1参5(于晓光)