Nd:YAG激光诱导等离子体冲击波实验及对晶状体破坏的研究

测试了利用调Q的NdYAG脉冲激光在水中诱导金属钛产生等离子体冲击波的声压和速度.并利用自行研制的激光乳化系统,对离体猪眼晶状体经硬化处理摹拟白内障进行乳化试验.实验结果表明NdYAG激光等离子体冲击波能对一定硬度的晶状体进行乳化,有可能成为白内障乳化的一种能量源.     

空气中激光等离子体冲击波的传输特性研究

根据球形对称冲击波在自由空间中传播的约束条件,提出了空气中激光等离子体冲击波在中远场的传播公式.并用探针式超声换能器实测了能量为10-110mJ、脉宽为15ns、波长为106μm的Nd∶YAG激光作用于铝靶表面产生的等离子体空气冲击波,用此公式计算的结果与实验数据符合得很好 关键词：     

高浓度掺钕钇铝石榴石(Nd∶YAG)晶体的光谱与激光特性

测量了高掺杂浓度Nd∶YAG晶体的吸收光谱和荧光寿命。晶体的主吸收峰在 80 8nm处 ,Nd掺杂的摩尔分数为 0 0 30的Nd∶YAG晶体的吸收系数高达 2 0 7cm-1,荧光寿命为 15 0 μs,存在浓度猝灭。进行了钛宝石激光抽运高掺杂浓度Nd∶YAG和Nd∶YVO4 晶体的激光性能对比实验 ,所用Nd∶YAG晶体摩尔分数为 0 0 2 0和 0 0 2 5 ,激光斜率效率分别为 2 9 7%和 32 % ;Nd∶YVO4 晶体摩尔分数为 0 0 30 ,激光斜率效率为 34 7% ,表明了高浓度Nd∶YAG晶体在激光性能上与高浓度的Nd∶YVO4 晶体相当     

激光诱导击穿空气等离子体光谱及半经验理论模拟

利用Nd∶YAG激光器输出的1 064 nm激光进行了激光诱导击穿空气光谱实验,测量了空气等离子体的时间分辨光谱。基于局域热动力学平衡模型,建立了模拟激光诱导击穿光谱的方法。对700~900 nm波段的空气等离子体光谱进行了模拟。通过模拟结果与实验结果的比较,进一步估算出了空气中氮、氧和氩的相对含量。     

保护条件变化的激光焊接等离子体光谱分析

保护气体在激光焊接过程中起重要的作用,保护条件的改变对焊接质量会有显著地影响。研究Nd∶YAG激光焊过程中保护条件的变化对激光等离子体的电子温度和电子密度等特征参数的影响,通过设计分步减小保护气流量的激光焊试验进行规律性研究,通过模拟实际可能发生的保护不良的激光焊试验进行验证性研究。在试验研究过程中,利用光谱仪采集激光焊接过程中产生的光致等离子体的光谱信息,通过相对光强法计算不同保护条件下等离子体的电子温度,通过斯塔克展宽机制计算不同保护条件下等离子体的电子密度。研究结果表明,保护条件的改变对Nd∶YAG激光焊接过程中产生的光致等离子体的电子温度和电子密度有重要影响,随着保护条件的变化,光致等离子体的电子温度和电子密度的平均值会发生变化,其波动幅度也会发生变化。在保护良好的条件下,等离子体的电子温度和电子密度均较小,且波动幅度也较小;在保护不良的条件下,等离子体的电子温度和电子密度都比较大,且波动幅度也比较大,这种变化的特征有助于对激光焊接过程进行质量监控。     

不同助烧剂对Nd∶YAG激光陶瓷前驱粉体烧结活性的影响

采用氨水共沉淀法制备了Nd∶YAG激光陶瓷前驱粉体,并在其中分别加入助烧剂SiO2和CaCO3。利用XRD、SEM及荧光光谱分析了不同助烧剂对Nd∶YAG激光陶瓷前驱粉体烧结活性的影响。XRD测试结果表明,助烧剂SiO2和CaCO3不能促进Nd∶YAG激光陶瓷前驱粉体的结晶。SEM照片观察发现,SiO2的助烧效果较好,能促进Nd∶YAG激光陶瓷前驱粉体的烧结,增加了前驱粉体的烧结活性,并且通过荧光光谱分析发现,助烧剂不改变Nd3+的4F3/2—4I11/2荧光发射。     

国产掺Nd3+透明薄片陶瓷的光学性能研究

研究了国产透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的光学和激光性能.介绍了透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的制作方法及其光谱性能,报道了相应的激光实验结果.对于Nd∶YAG薄片激光器,得到了中心波长1 064.2 nm,半高全宽为0.89 nm的激光输出,泵浦阈值功率0.267 W,最大激光输出功率0.319 W.对于Nd∶YSAG薄片激光器,由于荧光寿命比较长,可实现高掺杂,输出激光的中心波长为1 063.8 nm,半高全宽为1.6 nm,最大激光输出功率为0.356 W,斜率效率达23.2％,结果证明国产Nd∶YSAG陶瓷适用于短脉冲薄片激光器.     

LD泵浦Cr∶YAG被动调Q556nm黄光激光器

通过对谐振腔镜镀制合理的激光薄膜,成功实现了LD泵浦Nd∶YAG1.112μm激光谱线的运转.利用LBO腔内倍频Nd∶YAG/Cr∶YAG结构获得了高重复频率被动调Q556nm全固态黄光激光器,在注入泵浦功率为1.6W时,得到平均功率51mW,脉冲宽度48ns,重复频率8.9kHz,峰值功率高达119W的脉冲黄光输出.     

发射光谱法研究纳秒激光烧蚀硅等离子体特性

利用调Q Nd3+∶YAG激光器三倍频355 nm激光脉冲烧蚀空气环境的硅样品,观测不同脉冲激光能量下产生的等离子体在380～420 nm范围内的时间-空间分辨等离子体发射光谱,观测到在等离子体羽膨胀初期存在N+发射光谱。在局域热力学平衡近似条件下,根据时间-空间分辨等离子体发射光谱计算得到等离子羽体电子温度和电子密度随时间延时存在二次指数衰减变化,等离子体羽体电子温度和电子密度的空间分布近似呈Lorentz分布,发现在确定激光脉冲能量下电子密度空间分布最大值偏离光谱强度最大空间位置并对产生原因进行分析,探讨了等离子体羽参数与激光脉冲能量的关系。     

LD泵浦Cr∶YAG被动调Q 556nm黄光激光器

通过对谐振腔镜镀制合理的激光薄膜，成功实现了LD泵浦Nd∶YAG 1.111 μm激光谱线的运转.利用LBO腔内倍频Nd∶YAG/Cr∶YAG结构获得了高重复频率被动调Q556 nm全固态黄光激光器，在注入泵浦功率为1.6 W时，得到平均功率51 mW，脉冲宽度48 ns,重复频率8.9 kHz,峰值功率高达119 W的脉冲黄光输出.     

太阳光抽运固体激光工作物质的研究

探讨了适合太阳光抽运的固体激光器工作物质的选择方法,并分析了几种备选工作物质的性质。用Matlab对太阳光谱的现有数据进行了三次样条插值运算,建立了太阳光谱的局部精细离散化模型,并结合红宝石、Nd∶YAG、Yb∶YAG、Nd∶YVO4、Cr∶Nd∶GSGG、掺Nd3 的光学陶瓷和掺Yb3 的石英光纤等激光介质的吸收光谱,进行了太阳光谱与激光介质吸收谱的匹配分析。得出各激光介质所吸收的能量占太阳常量的百分比分别为24.51%,15.98%,2.35%,6.46%,43.91%,15.98%,7.63%。并在一定假设条件下,计算了各介质的阈值抽运功率体密度。综合以上激光介质的材料热特性,选取对太阳光吸收较多,阈值低且热特性好的Nd∶YAG,掺Nd3 光学陶瓷,Cr∶Nd∶GSGG为较适合的太阳光抽运激光工作物质。     

端面抽运Nd∶YAG陶瓷1.83 μm激光

报道了基于Nd∶YAG透明陶瓷4F3/2-4I15/2跃迁实现1.83 m激光输出的研究。采用简单紧凑的平凹腔结构,结合对腔镜镀膜参数的设计,控制其他能级跃迁谱线对应波长激光的透射损耗来抑制较强能级跃迁对应的激光振荡。在入射抽运功率14.6 W的808 nm波长半导体激光端面抽运Nd∶YAG透明陶瓷,获得了0.65 W的1.83 m激光输出,斜率效率5.8%。可见Nd∶YAG透明陶瓷可望成为获得1.8 m波段激光直接输出的激光介质。     

激光烧蚀金属靶诱导靶电势效应的机理研究

利用Nd∶YAG脉冲激光烧蚀Cu靶材,实验研究了不同激光能量下等离子体诱导靶上电势的演变规律.结果表明：靶上电势信号呈现显著的双峰结构,第一个峰出现在激光烧蚀开始之后约20 ns,持续时间仅约50 ns；而第二个峰出现约35 μs之后,持续时间达到了上百微秒.通过对实验结果的详细分析可知靶上电势信号的产生是激光等离子体荷电效应引起的,并提出了等离子体对金属靶的静电感应、电荷复合-转移效应机制,解释了靶上电势信号的演变规律.     

飞秒脉冲激光沉积钕掺杂薄膜特性研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上生长了Nd∶YAG薄膜以及Nd∶Glass薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、光学掺量振荡器(OPO)以及光栅光谱仪等测试装置分析了薄膜的表面和断面结构形貌、组成成分、光学吸收谱以及光致发光谱。结果表明：在室温衬底温度下生长的Nd∶YAG薄膜以及Nd∶Glass薄膜均呈无规则非定型结构,没有明显的取向性微晶生长;PLD生长的Nd∶YAG薄膜中存在0.15 at.%化学计量比的Nd元素;Nd∶YAG块体靶材在750和808 nm有两个明显的吸收峰,而薄膜没有明显的吸收峰;Nd∶YAG薄膜在808 nm波长泵浦光下没有明显的光致发光谱峰,而Nd∶Glass薄膜在877和1 064 nm波长处有明显的光致发光谱峰。说明在室温衬底温度下生长的Nd∶Glass薄膜中Nd元素以Nd3+光学活性离子形式掺杂进玻璃基质中,而Nd∶YAG薄膜中的Nd元素没有以Nd3+光学活性离子形式掺杂进YAG基质中。     

用激光感生击穿光谱对大气进行定量分析

研究将激光感生击穿光谱技术用于元素定量分析的可行性。利用Nd∶YAG激光器发出的激光与一个大气压下的空气相互作用产生激光等离子体，等离子体的光经单色仪分光后转化为电信号进入计算机，存储了600～800nm的等离子体光谱数据。利用自由定标模型对等离子体进行了分析。在延迟时间8μs、采样门宽0.4μs时，利用二维波尔兹曼平面得到了大气等离子体处于局部热平衡时的温度（1.62×10K）。在假设空气全部由N和O组成的条件下由自由定标模型得到了空气中氧的含量（20.75%）和氮的含量（79.25%）。试验结果与实际吻合得很好。实验证实了用激光感生击穿光谱对大气进行定量分析是可行的，为大气污染监测研究和试验工作奠定了基础。     

二极管泵浦1064nm单频Nd∶YAG激光器输出功率稳定控制系统设计

介绍了激光二极管(LD)端面泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的工作原理和结构特点,分析了影响这种固体激光器输出功率稳定性的主要因素,设计并实验研究了一种用于稳定该激光器输出功率的控制方案。该方案在严格控制LD和Nd∶YAG晶体工作温度的条件下,当单频Nd∶YAG激光器的输出功率波动时,根据LD输出功率与其注入电流成正比这一变化规律,利用获得的功率误差信号反馈控制LD的注入电流,即可稳定单频Nd∶YAG激光器的输出功率。实验结果表明:当LD泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的输出功率约为11.5 mW时,采用所设计的控制系统,可使激光输出功率稳定性在130 min内优于1.3%。     

新型Nd3+∶Ca4GdO(BO3)3自倍频晶体Cr4+∶YAG被动调Q激光特性研究

采用氙灯抽运自倍频晶体Nd3 +∶Ca4GdO(BO3 ) 3 (简称Nd∶GdCOB) ,Cr4+∶YAG被动调Q ,实现了Nd∶GdCOB晶体被动调Q激光运转 ,测量了饱和吸收体Cr4+∶YAG不同小信号透过率下绿激光单脉冲的输出能量、脉冲宽度、重复率 ,给出了描述Nd∶GdCOB晶体调Q工作原理的耦合波方程组 ,数值求解了该方程组 ,所得的理论结果与实验值相符合     

高温LDAs泵浦紧凑型Nd:YAG激光器

设计了一套紧凑型高温激光二极管阵列端面泵浦电光调Q Nd∶YAG激光器。为使激光器整体结构紧凑,以高温激光二极管阵列作为泵源以有效地降低Nd∶YAG激光器散热压力。利用Ansys软件对高温激光二极管阵列工作时的温度场进行模拟。使用基于K9玻璃材质的导光锥将泵浦光耦合进Nd∶YAG晶体内。利用Traceproc软件模拟了导光锥前后端面的光场分布。采用5mm×5mm×40mm、掺杂浓度为1.0at。%的Nd∶YAG晶体作为增益介质,利用Ansys软件对200μs,250μs泵浦脉宽条件下的晶体内部温度场分布进行模拟并计算了激光器工作时的热透镜焦距。结果表明,本文设计的紧凑型激光器可以实现稳定的脉冲激光输出。在重复频率20Hz,泵浦源电压脉冲宽度250μs、300μs条件下,获得了单脉冲能量44.1mJ和50.2mJ的单脉冲输出,对应脉冲宽度分别为18.3ns和21.3ns,斜效率为12.35%和12.24%.     

自由定标激光诱导击穿光谱技术在炉渣成分定量分析中的应用

采用自由定标激光诱导光谱技术(CF-LIBS)对炉渣中几种主要成分(CaO,SiO2,Al2O3,MgO)进行了定量分析.利用Nd:YAG激光脉冲在空气中烧蚀炉渣样品产生等离子体,等离子体光谱由中阶梯光栅光谱仪记录.通过几种主要元素的原子谱线和离子谱线的玻尔兹曼图,计算了等离子体的温度.利用Ca的一条谱线Stark展宽...     

大功率准连续Nd:YAG陶瓷激光器研究

采用侧面环绕均匀排布的紧凑型抽运结构,实现了激光二极管阵列侧向抽运Nd∶YAG陶瓷激光器高效率激光输出。理论计算得到谐振腔输出镜的最佳输出耦合透射率为22.2%,并在输出耦合镜透射率为22%的条件下,用掺杂原子数分数为1%,尺寸为5mm×75mm的Nd∶YAG陶瓷棒,获得了平均功率大于230W的准连续1064nm激光输出,其光光效率和斜率效率分别高达52.4%和61%。并测得输出激光脉冲宽度为160μs,光谱线宽略小于0.8nm,光束发散角为16mrad。实验结果显示,Nd∶YAG陶瓷激光器输出功率Nd∶YAG单晶激光器相当。