647W灯泵浦大功率连续Nd:YAG激光器

 报道了一台灯泵浦大功率连续Nd:YAG激光器。对影响大功率固体激光器模块输出功率和光束质量的主要因素进行了理论分析，并提出提高激光器效率的措施：对聚光腔的形状、结构和材料以及冷却方式，泵浦灯的参数和材料，激光晶体的参数和镀膜进行优化设计，采用径向固定的谐振腔镜。该灯泵浦YAG晶体棒总体电光转换效率为4%，光束质量为22mm·mrad，输出功率647W。     

LD泵浦Er,Yb∶glass板条多程放大器设计及热效应分析

设计了一种LD阵列泵浦的铒镱共掺磷酸盐玻璃(Er, Yb∶glass)板条放大器，通过多次折叠反射结构来提高能量提取效率，实现1.5μm波段较大能量的激光输出，激光放大增益可达35.29倍。基于稳态热传导理论，对所设计的Er, Yb∶glass板条放大器进行了热效应分析，建立了热力耦合模型，采用有限元方法比较不同参数条件下板条介质的热力学特性。结果表明通过提高板条宽厚比和减小泵浦光功率密度可以有效缓解热效应，在此基础上提出了一种补偿波前畸变的方法。     

半导体激光纵向泵浦的光学耦合系统设计

提出了半导体激光泵浦光束在固体增益介质内的加权平均半径是影响泵浦效率的主要参数；分析了泵浦光束尺寸、椭圆率与斜率效率和阈值的关系。从分析模式匹配理论出发，提出了光学耦合系统的设计和调整应满足的条件，最后对棱镜扩束耦合系统进行了详细计算和简单的实验研究。     

无展宽器的高重复率钛宝石啁啾飞秒脉冲再生放大器的研究

通过优化放大腔结构参数和采用高光束质量的泵浦激光,依靠放大器腔内各个元件的色散展宽种子脉冲, 用钛宝石作为增益介质, 在低泵浦能量下, 实现了高光束质量,高稳定的中等能量的高重复率飞秒脉冲再生放大. 将钛宝石晶体离焦放置,有效的避免了光学损伤. 在1.1 mJ的绿光泵浦下, 获得了2 ps, 120 μJ, 重复频率为1 KHz, 光谱带宽7.8 nm的放大脉冲, 用石英棱镜对压缩可得到130 fs的激光脉冲.     

掠入射板条放大器链的热效应模拟分析

对LD泵浦的掠入射板条放大器链系统激光介质的热效应进行研究。针对掠入射放大器结构建立了相应的热力学模型,对激光介质的温度场分布、热致波前畸变和热透镜效应进行了详细的理论分析。利用有限元分析软件COMSOL模拟了晶体内部的温度、应力及应变的分布情况,并进一步讨论了板条厚度、泵浦尺寸以及种子光入射角对光程差和热透镜造成的影响。结果表明,随着泵浦光斑尺寸和种子光入射角的增大,光程差变小,热透镜效应减弱;板条厚度对光程差和热透镜的影响较小。模拟计算结果对于预测板条热效应的强弱、热效应的补偿,以及放大器链结构参数的设计提供了依据。     

多段阵列式钕玻璃放大器泵浦腔的光线追迹分析

采用光线追迹和蒙特卡罗法以及实验拟合数据，建立了多段钕玻璃放大器闪光灯泵浦腔的数值计算模型，模拟结果表明，光传输效率，储能密度分布和泵浦均匀性与泵浦腔几何形成有关，提出了一种新泵浦腔构形，它具有效率高，均匀性好和造价不很优点，本文所得结果对大尺寸多段阵列式钕玻璃的大器的设计有参考价值。     

激活介质热效应对振荡模式的影响研究

理论分析了激活介质热效应对端面泵浦固体激光器激光振荡模式分布的影响,并以光纤耦合半导体激光器端面泵浦Nd∶YAG激光器实验研究了激活介质热效应对激光振荡模式的影响。实验结果表明：由于热效应,基模的模体积随泵浦功率的增加而变大,基模在模式竞争中占优;在泵浦光轴线偏离几何腔轴时,基模光斑中心位置朝泵浦光轴线所在位置移动,偏离量与泵浦光轴线的偏离量近似成线性关系。利用实验结果指导腔调节,可使泵浦光轴线与几何腔轴精确重合,获得了椭圆率为0.98、M2因子为1.01的基模输出。     

光子晶体光纤放大器增益特性的实验研究

 采用掺Yb³⁺双包层光子晶体光纤作为放大器的增益介质,在双端泵浦方式下,理论并实验研究了不同信号光时放大器的增益特性。在双端泵浦方式下,泵浦总功率为150.2 W、信号光功率为6 W时,获得了72 W的功率输出,斜率效率达到了60%。实验发现当泵浦总功率超过一定值时,由光纤端面反射形成的振荡腔引起放大器寄生振荡,并由于各种非线性效应出现了自脉动现象,影响了输出功率的进一步提高。     

LD端面泵浦Nd：YLF激光放大器研究

 描述了对高功率LD端面泵浦Nd：YLF激光放大器的研究。放大器的耦合结构采用微透镜对泵浦光进行准直，透镜导管（Lensduct）对其汇聚，耦合效率达72.2%。用该放大器构成的振荡器的斜效率为35.9%。该激光放大器的口径为Φ 10mm，在1053nm处具有2.66的小信号增益。     

提高灯泵钛宝石激光器效率的技术途径

介绍了几种提高灯泵钛宝石激光器效率的技术途径,包括脉冲氙灯参数的选取,放电电流的优化,泵浦腔几何结构的设计,光学谐振腔参数的优化和输出耦合镜最佳透过率的选取。通过以上各项技术的完善,激光效率得到明显提高,从０．５％到２％［１］。     

金属膜片和回流杆结构对大间隙速调管谐振腔高频特性的影响

利用模拟软件和数值计算方法,对感性加载大间隙速调管谐振腔的高频特性进行了分析,结果表明:增加膜片数量对减弱间隙空间效应的贡献有限,而一旦加载感性回流支撑杆,即使只填充4个膜片,已能基本消除空问电荷效应;由于回流杆的电感和谐振腔的固有电感可比较,导致谐振频率相对提高达9％;与对谐振频率的影响相比,回流杆尺寸对谐振腔电场分布的影响要小得多;而对于经过频率优化的谐振腔,回流杆尺寸对放大器工作特性的影响基本可以忽略.应用以上结论设计出的感性加载大间隙速调管放大器,能稳定提取约1.13 GW的微波功率,功率效率约38％.     

8 mm二次谐波回旋速调管谐振腔设计研究

 结合回旋速调管研究的相关理论，考虑到高次谐波工作时带来的模式竞争，以及注-波互作用的耦合关系，讨论了在半径、腔长、杂模抑制以及腔内媒质涂层的介电参量等诸多因数影响的情况下，如何设计二次谐波回旋速调管谐振腔的问题。结合设计方法建模，优化设计出了5个适于8 mm二次谐波工作的谐振腔，通过漂移段连接成两种高频结构，其中一种结构在注-波互作用非线性模拟中取得了251 kW的输出功率，电子效率 23.9%，增益 27.2 dB，3 dB带宽大于0.4%；另一种结构初步取得了246 kW的输出功率，其它参数正在测试之中。     

Ku波段径向线相对论速调管放大器的仿真与设计

高频段相对论速调管放大器(RKA)是近年来高功率微波领域的研究热点之一,其发展主要受限于模式竞争、相位抖动和效率偏低等问题。设计了一种径向线RKA,主要由输入腔、两组非均匀双间隙群聚腔和三间隙提取腔等四部分构成。通过比较单双间隙群聚腔与电子束互作用的耦合系数,说明了非均匀双间隙群聚腔具备对电子束较强的调制能力。前端加载TEM模式反射器的非均匀双间隙群聚腔的工作在TM01-π模式,Q值较大,有利于谐振腔之间的能量隔离。采用两组非均匀双间隙群聚腔级联的方式,在注入功率仅10 kW情况下,实现短漂移管长度下电子束深度群聚达110%。粒子模拟结果表明,该器件具有效率高的优点,在电子束电压400 kV,电流5 kA,磁场强度0.4 T条件下,得到功率825 MW,频率14.25 GHz,效率41%的微波输出。     

高功率氙灯脉冲放电过程中石英管壁热损伤机理

基于高功率激光装置对脉冲氙灯工程运行可靠性的要求,利用现有的能源模块开展了氙灯放电考核实验。实验结果表明:虽然氙灯运行在安全的能量负载水平,当能源模块单个放电回路的峰值功率超过300MW时,氙灯石英玻璃管壁存在热损伤风险。肉眼观察到管壁损伤后在反射器对侧的灯管内壁出现乳白色沉积层。经扫描电镜和X射线光电子能谱测试分析,证实热损伤形成的乳白色沉积物为二氧化硅。为探究管壁热损伤机制,采用高速摄影观测了氙灯放电等离子体沟道发展过程。图像显示放大器内金属反射器的几何形状对放电沟道的分布产生了显著影响,尤其是在侧灯箱,灯内电弧沟道会靠近反射器一侧集中分布,因此,导致等离子体对灯管的偏烧。当放电峰值功率超过石英热负载极限时,管壁表面二氧化硅材料会被烧蚀至蒸发、气化,并随后沉积在灯管较冷部位。研究结果表明放电回路的放电峰值功率过高、放大器内金属反射器均会对氙灯造成热损伤。     

Use of a Twin-Port Power Divider and Attenuator in the Operation of Electrodeless Discharge Lamps for Multi-Element Atomic Fluorescence Spectrometry

The range of the two techniques of multi-element atomic fluorescence spectrometry may be extended by the use of a twinport power divider to allow two multi-element electrodeless discharge lamps to be operated from a single microwave generator. Various combinations of 1/4-wave, 3/4-wave resonant cavities and an A-antenna in conjunction with a coaxial attenuator allow lamps of differing excitation requirements to be operated simultaneously.     

Millimeter-wave gyroklystron amplifier experiment using arelativistic electron beam

A fundamental-mode TE₁₁₁° two-cavity intense-beam gyroklystron amplifier experiment, operating at an accelerating voltage of 1 MV, is reported. The two cavities that were tested are designed to serve as bunching cavities for a high-power output cavity. The two-cavity amplifier has demonstrated a linear gain of 15 dB and an unsaturated output power of ~40 kW, with the intracavity gain and power ~4 dB higher. The frequency of the second cavity has been found to track the frequency of the driven cavity over a range of 300 MHz around a center frequency of 35 GHz. Stable amplifier operation was achieved with beam currents as large as 150 A and a velocity pitch ratio of 0.36. The stable operating range was limited by spurious oscillation in the TE₁₁₂° mode. Theoretical calculations indicate that higher gains might be attainable if this mode could be suppressed     

Analysis of TEM00 laser beam quality degradation caused by a birefringent Nd: YAG rod

The effects produced by a birefringent rod on the beam quality factor,M _infr ^sup2 , of a Gaussian TEM₀₀ laser beam are studied. Analytical expressions for the beam parameters at the output plane of a rod amplifier are derived. The theory predicts that the beam quality degrades rapidly with the heat power dissipated in the rod.     

高峰值功率大能量Nd∶Ce∶YAG激光器的研究

将氙灯抽运Nd:Ce:YAG激光器作为主振荡器,一级抽运Nd∶YAG放大,实现了能量为1.8J,脉宽为8ns,束散角为2.3mrad,重复频率为20Hz的激光输出,峰值功率达0.22GW。该激光器体积更小,效率更高,可靠性更强。     

Generation of near-Fourier-transform-limited high-energy pulses in a chain of fiber-bulk amplifiers

We demonstrate the generation of high-power near-Fourier-transform-limited pulses with variable pulse duration in the nanosecond regime through a combination of fiber and bulk amplification. The fiber amplifier consists of a dual-stage fiber amplifier based on Nd- and Yb-doped single- and double-clad fibers. The bulk amplifier consists of a four-pass, flash-lamp-pumped Nd:YAG rod. Since no resonance condition is required for locking of the seed source to a slave cavity, the setup is extremely rugged.