声光调Q CO2激光器波长调谐理论分析与实验研究

采用旋转光栅法实现了声光调Q CO2激光器可调谐脉冲激光输出。理论分析了CO2激光波长调谐特性,发现调节各支谱线腔内损耗是实现激光波长调谐的有效方法。进而理论计算了特定设计波长闪耀光栅的衍射效率与激光波长间的关系,结果显示光栅调谐的激光谱线自准直角与光栅闪耀角一致时具有最高的衍射效率。采用闪耀角分别为31.97（闪耀波长10.59 m）和28.71（闪耀波长9.60 m）的光栅实验研究了声光调Q CO2激光器波长调谐特性,分别获得了65条和75条激光谱线。实验结果显示:光栅设计闪耀波长处于弱激光增益分支时可获得更多条激光谱线,该实验与理论计算结果相符。在脉冲重复频率为1 kHz时,获得10.59 m激光脉冲宽度为160 ns,平均功率4.2 W,脉冲峰值功率26.25 kW,且稳定性良好。     

声光调Q准波导CO_2激光器

报道了采用准波导腔的声光调ＱＣＯ２激光器。在激光器腔长为５１５ｍｍ和７００ｍｍ的条件下，所获得的激光脉冲最大峰值功率分别为１１００Ｗ和２０５０Ｗ，最小脉宽为１００ｎｓ，脉冲重复频率为０～３００ｋＨｚ。对激光器的速率方程进行了计算，其结果与实验值基本符合。     

声光Q开关波导CO2激光器

用Ge单晶作为声光介质首次研制出声光Q开关波导CO2激光器,Q开关激光脉冲重复频率从0Hz到200kHz任意可调。文中对这种Q开关激光器的性能作了介绍。     

声光调QCO_2激光器的理论计算和实验研究

采用谐振腔内插入声光调制器的方法进行了小型CO2激光器的调Q实验,并根据影响激光器输出的诸多因素,利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论计算,据此提出了声光调QCO2激光器优化设计的途径和方法。设计制成的声光调QCO2激光器获得峰值功率超过4000 W,激光脉冲宽度为180 ns,与理论计算基本一致。激光器脉冲重复频率调节范围1 Hz~100 kHz。理论分析和实验结果均证明,调Q晶体中超声场的渡越时间并不会影响输出激光的脉冲宽度,因此无需在腔内插入光学透镜进行光束直径的压缩变换;渡越时间的影响只是体现在延长了激光脉冲的建立时间上;激光器的最佳工作频率在1 kHz左右,这与CO2分子0001能级大约1 ms的辐射寿命相匹配,当频率超过1 kHz时,激光的脉冲宽度随着频率的增加而开始加宽。激光器通过光栅选线的设计方式实现了9.2~10.8μm的全波段波长调谐,测得激光输出谱线超过60条。     

25kHz、约2ns声光调Q Nd:YVO4激光器研究

为了获得高重频窄脉冲高光束质量激光输出,采用LD抽运Nd:YVO₄晶体声光调Q方案,进行了相关理论分析和实验验证,振荡级获得了重频25kHz、单脉冲能量22.4μJ、脉冲宽度2.19ns、光束质量因子M2 < 1.2的种子激光,光光转换效率为24.3%;放大级获得了重频25kHz、单脉冲能量585μJ、脉冲宽度2.26ns、光束质量因子M2 < 1.7的激光输出,提取效率为15.6%。结果表明,采用LD抽运Nd:YVO₄晶体声光调Q方案能够获得高重频、窄脉冲、高光束质量激光输出,其实验现象与理论计算结果较为符合。     

大功率LD抽运Nd:YVO4/KTP声光调Q绿光激光器

用大功率半导体激光器 (LD)连续抽运 Nd:YVO4/KTP激光器 ,实现了声光调 Q绿光输出 ,在注入抽运光功率 6.3 W,重复频率 2 5 k Hz时 ,获得脉冲宽度为 60 ns,平均功率为 1 .76W的绿光输出 ,光 -光转换效率达到 2 7.9% ,绿光单脉冲能量为 70 .4μJ,脉冲峰值功率达到 1 .1 7k W。     

声光调QCO_2激光器的动力学模型

利用六温度模型理论对声光调QCO2激光器的动力学过程进行了理论分析,并与速率方程理论计算的结果进行了比较,证明这两种理论在激光输出性能方面的计算结果基本一致。六温度模型理论模拟的脉冲激光波形有明显的拖尾,与实验结果更相符,且更全面地解释了激光器工作气体中不同分子能级间的能量转移过程。利用六温度模型模拟了输出功率作为输出镜透射率的函数曲线,得到了最佳输出镜透射率参数,其结果与实验相符。实验表明,输出窗口的透射率对激光输出性能影响明显,可通过优化输出镜透射率来改善激光器的输出性能。实验中获得的激光脉冲宽度为160 ns,峰值功率为4750 W。     

高重频Nd:YVO4声光调Q与RTP电光调Q激光器实验对比分析

报道了相同实验条件下激光二极管端面抽运生长型复合Nd:YVO4晶体声光调Q和RTP电光调Q激光器。应用声光调Q和RTP电光调Q分别实现了最高重复频率200 kHz和500 kHz的TEM00模1 064 nm激光输出,输出平均功率分别达到12.13 W和13.56 W,脉冲宽度分别为16.65 ns和27.27 ns,并首次对比了两种调Q体制下的高重频激光输出特性。实验结果表明,RTP电光调Q具有更好的高重频关断能力,但由于受到高压驱动的限制,RTP电光调Q无法在更高重复频率下实现窄脉宽高峰值功率激光输出,而在更高重频下仍有较好输出性能的声光调Q将取代电光调Q成为几百千甚至上兆Hz高重频激光器的首选调Q机制。     

单端光纤耦合的声光调Q全光纤化光纤激光器

实现了一种单端光纤耦合的高重复频率、窄脉冲、窄线宽及高效率的主动声光调Q全光纤脉冲光纤激光器。该光纤激光器基于光纤光栅与平面镜组合而成的线性法布里-珀罗(F-P)腔结构,采用激光二极管与(2+1)×1抽运耦合器形成后向抽运,并利用单端光纤耦合声光调制器(AOM)实现了全光纤化结构的脉冲掺镱双包层光纤激光器。调Q声光开关工作在一级方向,反向输出调Q脉冲,重复频率20～100kHz可调。在重复频率50kHz、抽运功率5.7W下系统获得了输出激光功率2.64W、单脉冲能量528μJ、脉宽56ns、峰值功率943W的稳定的高效率、窄线宽的窄脉冲,中心波长在1080nm左右,线宽为0.06nm,光-光转换效率高达46%。     

高重频双端泵浦全固态Nd：YVO4声光调Q激光器

采用国产大功率光纤束模块，双端面泵浦两块Nd：YVO4激光晶体，采用高衍射效率声光调Q技术，在注入总功率50W，最高重频100kHz的条件下，获得平均输出功率为18．21W的1064nm激光输出。脉冲宽度为62ns，相应光光转换效率为36．4％。在最低重频10kHz时，具有最大单脉冲能量1．3mJ，相应脉冲宽度为16．4ns，峰值功率达到了80kW。     

电光调QCO2激光器进展

总结了国内外电光调QCO2激光器的发展,介绍了不同激励方式、不同结构的电光调QCO2激光器及其应用,概括了理论研究结果。     

一种声光调Q窄脉宽小体积激光器

为了构建一种声光调Q的窄脉宽小型Nd:YVO₄激光器,从主动调Q速率方程出发,分析了抽运速率、重复频率、输出镜透过率对脉宽的影响。该激光器采用简单的平平腔设计,LD端面抽运高增益的Nd:YVO₄激光晶体,在谐振腔内插入一个微型的声光调Q开关,作用长度约为7mm,谐振腔腔长13mm,输出镜的透过率为70%。结果表明,在抽运功率为4.21W、重复频率20kHz时,获得了单脉冲能量20μJ、脉冲宽度1.65ns、峰值功率为12kW的1064nm激光输出。此结果说明,用微型声光调Q开关来构建短腔获得窄脉宽输出是一种切实可行的方案,且该器件还可以作为大功率激光器的种子源。     

Improved acousto-optic modulators for CO2 heterodyne laser systems

Acoustic damping layers of indium on germanium acousto-optic modulators are found to reduce unwanted acoustically delayed modulations of transmitted CO2 laser beams by, typically, 10 dB for the first reflected pulse, the second reflected pulse becomes barely observable; subsequent reflections become unobservably small. A more sensitive monostatic laser radar is therefore obtainable.     

声光调Q准连续YAG倍频光泵浦下的染料激光器研究

本文讨论了染料激光器在以KTP作倍频元件的YAG准连续倍频光泵浦下使用不同染料及不同选频元件时输出光束的线宽、转换效率及最佳运转参数。考虑到选频元件的选频损耗特性,通过对多波长速率方程组的数值解,讨论了在有限的泵浦光持续时间内,光束在染料激光腔内往返通过选频元件的次数对输出线宽的影响。计算结果与实验数据基本相符。     

高重频风冷声光调Q光纤激光器实验研究

为了实现功率稳定的风冷高重频脉冲光纤激光器,采用主振荡功率放大结构,对声光调Q的全光纤激光器进行了研究.振荡级采用声光调Q方案,以光纤光栅对为激光器腔镜,915nm激光二极管连续抽运,得到了中心波长1064nm、重复频率10kHz到130kHz可调的激光脉冲输出.采用两级大模场双包层光纤放大,实现了平均功率101W、脉冲宽度328.1ns、3dB光谱宽度0.6nm的激光输出.第二放大级光光转换效率69%,激光器总光光转换效率达62.7%.分析了声光调Q产生的宽种子光脉冲经放大后发生波形畸变的原因.结果表明,采用915nm抽运波长提高了激光器输出激光功率稳定性,在风冷的情况下输出功率长期稳定性优于2%.     

CO2气动激光器的研制

本文描述了列阵喷管喉道高度为0．8毫米，马赫数为4．3的CO2气动激光器的实验装置和测量结果。观测了小讯号增益随CO2和H2O浓度、滞止温度和喷管出口下游距离的变化规律。当燃烧气体比在CO2=13%，H2O=1％和N2=86%左右时，平均小讯号增益为每米0.58，单孔耦合的单程稳定腔输出功率为1400瓦。     

TEA CO2激光脱漆实验研究

本文对激光脱漆技术中的一个关键问题———激光能量密度对脱漆效率的影响,进行了实验研究。给出了TEA CO2激光对基底为LYl2的样品进行激光脱漆的实验数据。结果表明,对于本实验所用的样品而言,当激光能量密度为6-8J/cm2之间时,脱漆效率最高,脱漆速度最快。     

高功率声光调Q主振荡功率放大器

为了实现在高重复频率调Q的同时,又有好的光束质量。实验设计了激光二极管抽运的高重复频率、高功率的主功率放大（MOPA）结构激光器,激光器采用声-光调Q,主振荡功率放大+二级放大的结构。优化了主功率放大（MOPA）激光器的结构和相关参数,完成了关于高功率高重频主功率放大（MOPA）结构激光器的实验研究,并且通过合理排列光学元件在谐振腔中的位置来实现光束质量的提高,利用聚焦镜和狭缝来实现激光模式的匹配。在重复频率为50 kHz时,实现了最高功率为51.3 W,输出脉宽为18.62 ns,光束质量为MX2=1.882、MY2=1.971的激光输出,光-光转换效率为23.75%。在增益导引的作用下,主振荡功率放大（MOPA）激光器的输出光光束质量得到了有效的提高。