高功率激光装置主放大系统结构表面粗糙对自激振荡的影响

对于采用离轴多程放大技术的高功率激光装置,抑制其自激振荡的技术具有重大研究价值。针对工程中发现的主放大系统小孔板附近结构表面比较光亮,当腔内放大器工作时,在增益足够条件下,光亮结构面和腔镜间形成谐振腔而产生自激振荡,烧蚀腔内器件的问题,基于蒙特卡洛方法模拟结构表面,依据几何光学原理推导了激光光束在结构表面反射模型,采用该模型代入工程中光路部分参数计算了主放大系统结构表面粗糙处理工艺和反射进入放大器内份额的关系,并将该表面处理工艺应用于工程中,通过增大结构表面粗糙度,使形成的谐振腔损耗大于增益,为抑制高功率激光装置主放大系统自激振荡提供了依据。     

板条激光放大器中寄生振荡的研究

寄生振荡的存在使得放大器在信号光到达之前消耗了大量的反转粒子数,降低了放大器的激光增益和储能效率,严重地影响了激光放大器的性能,尤其对高功率激光放大器。在理论分析和实验研究的基础上,以Nd∶YAG晶体板条为例,用8条半导体激光阵列对晶体进行双侧抽运,研究了高功率激光放大器的寄生振荡现象,分析了板条晶体寄生振荡产生的原因,并详细比较了晶体在不同的抽运功率和表面处理下的放大效果,得到了2倍的单程放大,当输入能量为140 mJ时,获得了278 mJ的激光输出。     

大口径薄片激光器中的谐振模式及光束质量诊断

基于自再现原理,利用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方程,引入腔镜失调、激光介质上的增益分布以及光阑口径,采用本征矢量法分析了大口径平凹腔薄片激光器的本征模式,并计算了相应的光束质量因子M2.建立了千瓦级薄片激光系统和光纤扫描光斑诊断装置,开展了高功率激光输出特性研究.结果表明,在大口径高功率平凹腔中多个本征模式可同时起振,获...     

高功率激光多程放大系统光束传输的计算分析

 报道了高功率激光多程放大系统光束传输的模拟程序, 该程序考虑了放大介质的增益分布、增益饱和、增益恢复系数、介质吸收损耗、B积分以及光阑和空间滤波器等光学元件对激光传输和放大的影响, 并给出了典型的计算实例。     

采用混合玻璃配置提高高功率激光装置短脉冲输出能力

 在分析不同基质材料激光特性的基础上,结合钕玻璃放大系统的增益特性和ΔB分布特性,提出了在高功率激光装置的主放大级中,混合使用高增益激光玻璃和低非线性折射率玻璃的新思路,以期在降低非线性折射率的基础上提高激光装置在短脉冲的输出能力。用光传输程序模拟计算所得结果表明该方案能有效提高系统输出能力。在1 ns时,激光系统最大能量输出有30%~40%增长。     

高功率固体激光装置主放大系统隔离技术实验

基于菲涅耳公式,分析了偏振光通过钕玻璃片的透射率及反射率,讨论了高功率固体激光装置离轴光束对隔离性能的影响。根据光轴和小开关晶体晶轴走偏导致的退偏损耗的原理,可以使用开关晶体的姿态去补偿光束旋转误差的退偏损耗。实验结果表明,钕玻璃片小角度变化不影响系统对偏振光选择性通过,并且利用开关晶体来补偿光束旋转误差的退偏损耗能提高系统隔离比3倍以上。关键词:高功率固体激光;主放大系统;隔离;布鲁斯特角     

40J激光装置研制

 报道了一台输出能量在40J量级的激光装置。该装置从星光Ⅱ激光装置分光作为光源,由放大器链、能源系统和支撑桁架等三大部分构成。对整个激光装置的模拟计算结果表明：装置的增益能力足够输出40J,B积分满足ΔB小于1.8的要求。研制了一种全腔水冷新型放大器,对其小信号增益系数和增益均匀性进行了测量,实验得出增益系数β为0.034cm ^-1,增益均匀性为91.84%。结果表明这种放大器完全能满足此激光装置的设计要求。     

二波混频高功率单频窄线宽光纤激光器

设计并制造了一种基于二波混频的高功率单频窄线宽光纤激光器.激光器采用长线形腔结构,以Er3+/Yb3+双包层光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈注入,与腔内振荡激光混频干涉,形成分布的增益光栅与折射率光栅共同作用选模,获得稳定的1550.63 nm单频高功率激光输出.在975 nm多模激光二极管(LD)抽运下,激光...     

基于图像边沿特征的强激光腔镜准直处理方法

 激光束光路自动准直系统用于高功率激光装置光束精密准直。基于某激光原型装置总体对腔镜准直调整流程,针对高功率激光系统腔镜准直过程光斑图像,仿真处理并定量分析了光斑边缘特征;结合腔镜准直监测单元光传输分析,使用激光光斑边缘不同部分曲率的相似性和光斑圆形度实现了对腔镜调节的量化评估。在腔镜准直结束时圆形度指标为12.222;边缘相似度达到99.62%。     

增益(损耗)介质中高功率激光束的小尺度自聚焦理论研究

将Bespalov-Talanov理论推广到介质有增益(损耗)的情形,揭示了在介质有增益或损耗从而 光强随传输距离变化的情况下小尺度自聚焦的特性.主要是在一定的输入功率下,小尺度调 制增长的临界频率、最快增长频率及其对应的最大增益(B积分)均随介质增益或传输距离的 增大而增大;对于确定的输出功率,随介质增益的提高,B积分值变小,同时最快增长频率 向低频方向移动.利用局部能量守恒定律唯象地研究了增益和损耗对激光束成丝的影响,发 现增益使成丝距离延长而损耗使成丝距离缩短.讨论了介质增益和损耗对高功率激光放大器 设计的影响.尽量使激光器在小输入高增益状态下运行,可以从某种程度上抑制因小尺度自 聚焦而导致的介质破坏效应. 关键词： 自聚焦 成丝 强激光传输     

“神光— Ⅱ”实验装置主放大器中寄生振荡的研究

报道了寄生振荡对“神光－Ⅱ”实验装置主放大器增益的影响，并给出了理论计算和实验结果。     

激光玻璃包边后剩余反射率的测量和计算

对抑制激光玻璃自发辐射放大和寄生振荡效应的方法进行了论述,分别讨论了在硬包边和软包边情况下激光玻璃与包边材料折射率匹配及对剩余反射率的影响。进而提出采用分光光度计测量反射率的方法来计算剩余反射率,分别推导了在硬包边和软包边情况下剩余反射率的计算公式。推导出普适的剩余反射率的计算公式。     

Spatial and spectral filtering of tapered lasers by using tapered distributed Bragg reflector grating

A 1040 nm tapered laser with tapered distributed Bragg reflector (DBR) grating is designed and fabricated. By designing the grating with tapered layout, the tapered DBR grating exhibits the scattering effect on side backward-traveling waves, thus achieving additional suppression of parasitic oscillation. Under the suppression of parasitic oscillation, the spatial and spectral characteristics of the tapered laser are improved. The experimental results show that a near-Gaussian far-field distribution and a kink-free P-I characteristics are achieved, and a single peak emission with a wavelength of 1046.84 nm and a linewidth of 56 pm is obtained.     

寄生传输线对PFN-Marx输出波形的影响

紧凑型PFN-Marx脉冲发生器中,级与级之间存在着较大的寄生电容,该电容和PFN节电感构成了寄生传输线。对两种排布方式下的寄生传输线的放电过程进行了简单分析,重点开展了双列排布方式下全电路仿真模拟,对负载类型、寄生电容、负载电感等参数对输出波形的影响进行了计算,得到了二极管负载会在波形前沿上造成下降、寄生电容大小决定振荡频率、负载电感放大振荡幅值等结论。开展的PFN-Marx实验研究也进一步验证了上述分析结果。根据分析,提出了一种有效抑制输出波形振荡的方法,从电路上进行了仿真验证,进一步实验证实了该方法的有效性。     

圆片激光器中放大的自发辐射现象

 研究了谐振腔式圆片激光器中放大的自发辐射（ASE）和寄生振荡的物理特征及一些抑制措施的效果。使用解析方法分析了圆片介质中本征寄生模式,指出非平庸的色散关系只允许有限数目稳态纵寄生模存在,使其与主激光进行纵模竞争时处于不利地位。研发了一套数值模拟方法对ASE、寄生振荡和主激光的耦合成长特性进行理论研究,分析了它们之间横模竞争的特点,指出弛豫振荡在ASE效应中扮演重要的角色。并且从实验和理论两方面研究了ASE吸收包边导致的热加载不均匀问题。     

相对论速调管放大器杂模振荡的抑制

 研究了相对论速调管放大器（RKA）输入腔和中间腔之间的高阶杂模振荡问题。通过模式分析得知杂模在谐振腔内为TM11模式,而在漂移管中表现为TE11模式,针对该模式能在漂移管中传输的特性,利用漂移管内壁涂覆吸波材料吸收杂模功率的方法进行抑制。通过3维粒子模拟程序,分析了吸波材料的电导率及涂覆长度对抑制杂模增长率的影响。利用模拟分析得到的结果,对漂移管中涂覆吸波材料的RKA输入腔及中间腔结构进行了3维模拟研究,结果显示:合适的吸波材料的引入能够很好地抑制RKA输入腔和中间腔之间的杂模振荡。     

PW级掺钛蓝宝石激光放大器中横向寄生振荡控制

 介绍了目前世界上在建的第一台掺钛蓝宝石激光系统中大口径晶体内横向寄生振荡的抑制方法。采用一种掺炭的热塑料MeltMount 1.704作为折射率匹配材料，掺入炭粉作为吸收体。理论上它可以将晶体中的寄生振荡阈值从13增加到2100。     

1150 nm High-Power Fiber Laser Oscillator Pumped by 976 nm Laser Diode

We present an all-fiber 1150 nm Yb-doped fiber laser oscillator pumped by a 976 nm laser diode. To suppress amplified spontaneous emission and avoid parasitic laser oscillation, we propose a long-length gain fiber and a high-reflectivity output fiber Bragg grating in the fiber laser oscillator. The 1150 nm band single-mode fiber laser with output power of 20.5 W is demonstrated at room temperature. The optical-to-optical conversion efficiency ranges up to 51.6% at the maximum output. The central wavelength of the fiber laser oscillator is 1150.35 nm, and its 3 dB spectral width is 0.72 nm. No evidence of amplified spontaneous emission, residual pump light, or parasitic laser oscillation were observed in the experiments. The high-power 1150 nm fiber laser oscillator can be used as a pump source in the development of a 3 μm Ho-doped fiber laser.     

绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管中辐射导致的寄生效应研究

基于⁶⁰Co γ射线源研究了总剂量辐射对绝缘体上硅（silicon on insulator,SOI）金属氧化物半导体场效应晶体管器件的影响.通过对比不同尺寸器件的辐射响应,分析了导致辐照后器件性能退化的不同机制.实验表明：器件的性能退化来源于辐射增强的寄生效应;浅沟槽隔离（shallow trench isolation,STI）寄生晶体管的开启导致了关态漏电流随总剂量呈指数增加,直到达到饱和;STI氧化层的陷阱电荷共享导致了窄沟道器件的阈值电压漂移,而短沟道器件的阈值电压漂移则来自于背栅阈值耦合;在同一工艺下,尺寸较小的器件对总剂量效应更敏感.探讨了背栅和体区加负偏压对总剂量效应的影响,SOI器件背栅或体区的负偏压可以在一定程度上抑制辐射增强的寄生效应,从而改善辐照后器件的电学特性.