液体相位共轭技术应用于高重复频率双通放大器实验

固体激光器运转过程中工作物质的热效应严重地影响着激光器的输出光束质量，20世纪60年代末Ostcrink等从理论和实验上研究了Nd：YAG晶体产生的热效应，相位共轭镜技术能够补偿热效应造成的波前畸变，从而改善了激光器的光束质量。液体相位共轭镜大多数采用了CS2、丙酮、CCL4、SnCL4、HPLCll3（氟里昂）等液体，由于丙酮液体的相对污染少，SBS阈值功率密度低，且市场上容易购买，因而得到普遍运用。文中报道了在重复频率400Hz，脉宽20ns的二极管泵浦Nd：YAG双通放大激光器中用丙酮液体作为相位共轭镜改善光束质量的实验研究。激光器SBS实验光路采用聚焦光斑在液体池里扫描和不扫描两种方式。     

带相位共轭镜的Nd:YAG激光系统

研究了相位共轭镜用于改善MOPA激光系统光束质量的特性研究.利用单纵模环形激光器作为振荡级,对加装有相位共轭镜的MOPA系统的相位共轭反射率、阈值进行了测试,并获得了重复频率10Hz、单脉冲能量大于200mJ、近衍射极限的高光束质量激光输出.     

带相位共轭镜的Nd∶YAG激光系统

研究了相位共轭镜用于改善MOPA激光系统光束质量的特性研究.利用单纵模环形激光器作为振荡级,对加装有相位共轭镜的MOPA系统的相位共轭反射率、阈值进行了测试,并获得了重复频率10 Hz、单脉冲能量大于200 mJ、近衍射极限的高光束质量激光输出.     

用于汤姆孙散射诊断的高重频高光束质量焦耳级Nd:YAG纳秒激光器

基于激光二极管抽运棒状放大器和板条放大器相结合的方式,研制了一台应用于汤姆孙散射诊断的高重复频率、高光束质量焦耳级的Nd:YAG纳秒激光器.激光器采用主振荡功率放大的结构,主要包括单纵模种子、预放大单元和能量提取单元三部分.为了获得高光束质量的激光输出,采用相位共轭技术对激光光束畸变进行补偿.在重复频率200 Hz,单纵模种子注入单脉冲能量8.23μJ的条件下,获得了1.85)的能量输出.输出激光的脉冲宽度为5.36 ns,远场光斑为1.72倍衍射极限,能量稳定性(RMS)为1.3%.     

200 Hz高重复频率SBS脉宽压缩实验研究

受激布里渊散射(SBS)脉宽压缩是实现高峰值功率、短脉冲激光输出的重要途径之一,然而,目前SBS脉宽压缩仅限于1~10 Hz低重复频率激光器,限制了高重频短脉冲激光器在激光雷达、空间碎片探测以及目标成像等领域的应用。基于此,开展了高重复频率下的SBS脉宽压缩实验研究。设计搭建了高重复频率的主振荡放大激光器,开展了SBS二次级联脉宽压缩和SBS振荡放大双池脉宽压缩实验。通过SBS二次级联压缩实现了脉冲宽度从~32 ns压缩到~1.9 ns,脉宽压缩比达16倍;而通过SBS振荡放大双池结构实现了脉冲宽度从~4 ns压缩到376 ps,脉宽压缩比达10倍。实验结果表明,采用该超净封闭型SBS相位共轭镜,在Stokes光输出能量达50 m J时,无光学击穿现象,实现了在200 Hz高重复频率下的SBS脉宽压缩。     

激光二极管抽运电光调Q双通激光器中的光纤相位共轭

为了降低高重复频率脉冲固体激光器中热致光束畸变对光束质量的影响，在激光二极管抽运、电光调Q的Nd：YAG激光双通放大系统中对多模石英光纤相位共轭镜进行了实验研究。激光重复频率100Hz、脉宽20ns。实验结果表明：应用多模光纤能够显著改善放大级中热效应引入的波面畸变，双通获得近衍射极限的激光输出，并可大幅度压缩脉宽至7ns，达到了3：1的压缩比。在受激布里渊散射阈值附近，实验中观察到相位共轭光光斑剧烈闪烁，而随着注入光纤能量的增大，闪烁现象渐渐消失，输出激光能量的稳定度提高，在注入能量5．3mJ的情况下，获得了14％的能量不稳定度，此时的反射率和退偏率分别为32．6％和7％。     

应用熔石英棒相位共轭镜的LD泵浦激光MOPA系统

 用熔石英棒作为相位共轭镜材料,在LD泵浦的激光MOPA系统中实现了在 100和400 Hz下的受激布里渊散射相位共轭。实验测得重复频率100 Hz时双通放大后的x和y方向的光束质量平方因子分别为1.74和1.66,最大反射率达到24.33% ,脉冲宽度从60 ns压缩到31.34 ns。重复频率400 Hz时双通放大后的x和y方向的光束质量平方因子分别为2.10和2.12,脉冲宽度从56.69 ns压缩到28.84 ns。     

熔石英棒-光纤组合型相位共轭镜的研究

提出了一种由大口径的熔石英棒和较大芯径的光纤组成的相位共轭镜.在光纤中产生的斯托克斯(Stokes)种子光经由熔石英棒放大后输出.该相位共轭镜可以用于高重复频率激光系统中以改善激光光束质量.实验中,在重复频率100 Hz的情况下,最大获得了42.05%的受激布里渊散射反射率,光束质量从3降低到1.6;在重复频率400 Hz的情况下,光束质量从4降到了1.7.根据实验条件建立的理论模型经数值求解后与实验结果拟合较好,并由理论推导提出了一种提高该复合型相位共轭镜工作状态的有效方法.     

用于空间碎片探测的百赫兹3.31 J高光束质量全固态Nd:YAG激光器

基于激光二极管侧面抽运棒状放大器的方式,研制了一台应用于空间碎片探测的高重复频率、高光束质量焦耳级的Nd:YAG纳秒激光器.激光器采用主振荡功率放大的结构,主要包括单纵模种子、预放大单元、受激布里渊散射相位共辄光束控制单元和能量提取单元四部分.在能量提取单元,为了减小热效应对光束质量的影响,降低了放大器的工作电流,采用了分束-放大-合束的方案.在重复频率100 Hz,单纵模种子注入单脉冲能量10.73μJ的条件下,获得了3.31 J的能量输出.输出激光的脉冲宽度为4,58 ns,远场光束质量为2.12倍衍射极限,能量稳定性(BMS)为0.87%.     

角锥阵列改善固体热容激光器光束质量

 为改善光束远场质量,探索研究了角锥反射器的应用,利用角锥棱镜的准相位共轭特性,将角锥棱镜阵列作为热容激光器的后腔镜,抑制腔内波前畸变,并通过数值模拟计算对角锥阵列的单元边长进行优化设计。实验结果表明:角锥阵列对光束远场质量有明显的改善,当角锥阵列的单元边长为4 mm时,实现光束远场7倍衍射极限输出。     

激光偏振特性对丙酮和氧气多光子电离质谱信号的影响

在极性分子丙酮复合物CH3COCH3*H2O和非极性分子氧气的REMPI谱中,母体离子信号强度与激光偏振方向的关系是不同的.改变532 nm激光偏振方向,记录了两种分子母体离子信号强度,实验结果表明,对于氧气分子的母体离子信号强度,激光偏振方向的改变对其没有影响,而对于CH3COCH3*H2O的母体离子信号强度,随偶极矩与激光偏振方向夹角的增加,其母体离子信号强度呈余弦曲线变化,且与夹角余弦的2.1次幂成正比.理论分析显示,CH3COCH3*H2O的REMPI母体离子信号强度应与此夹角的余弦的2次幂成正比.这就说明实验结果和理论分析是相符的.     

分子内氮原子上亲核取代反应的理论研究

在MP2(full)/631+G(d,p)理论水平上,以-CHR-(CH2)3-NFCH3(R=H,CH3,CH2CF3,CHO,COCH3)为计算模型,对分子内可能发生的两条反应路径—氮原子上的亲核取代反应及消去反应进行了理论研究.结果表明,当进攻基团-CHR为碱性较强的基团,即R=H、CH3、CH2CF3时,有利于发生消去反应而生成直链化合物R-CH2-(CH2)3N=CH2;而当R为吸电子基团-CHO、-COCH3时,主要发生分子内氮原子上的亲核取代反应,产物为含氮的五员杂环化合物.这些理论预测与已有的实验结果吻合.     

400 Hz高光束质量高功率短脉冲激光器

研制了大能量高光束质量短脉冲激光器,系统采用主振荡+预放大器+主放大器2级主振荡功率放大器(MOPA)结构。采用双棒热效应补偿改善光束质量的措施,在重复频率400 Hz时实现单脉冲能量40 mJ、光束质量因子约为1.2的激光输出。激光器放大后实现单路脉冲能量712.5 mJ、脉宽12.4 ns的激光输出,采用球差补偿的方法提高了激光器的光束质量,在最大输出功率下实现了光束质量因子小于2.3,光光效率27.7%。偏振合束后,激光器输出能量大于1.4 J。     

二极管双侧抽运横流连续液体激光系统性能模拟

为解决无机液体激光系统的热效应问题,采用激光二极管双侧抽运横向流动的Nd3 :POCl3:ZrCl4溶液以很好地减小热效应,实现液体激光系统高功率高光束质量输出。建立了液体激光理论模型,分析了工作参量对系统能量转换效率与介质热效应的影响;模拟了系统在不同吸收系数和不同流速下的能量转换效率,远场光斑分布以及激光束亮度分布。模拟结果表明:采用二极管作为抽运源可以获得很高的能量转换效率,而且光束质量较好;在给定抽运体积和抽运强度为800 W/cm2时,介质的吸收系数位于2.5~3.0 cm-1,流速约为25 m/s时,输出功率与光束质量实现最佳匹配,激光束亮度最高,系统性能达到最佳。     

Phase conjugating mirror combining a fused silica rod and a fiber

A phase conjugating mirror combining a fused silica rod and an optical fiber is presented. This configuration combines a large diameter fused silica rod with a high laser damage threshold and an optical fiber with a low stimulated Brillouin scattering (SBS) threshold. The composed SBS generator-amplifier construction, similar to the two-cell type makes a forced SBS process, in which the Stokes beam reflected by the fiber is injected into the fused silica rod. Using this combined phase conjugating mirror in a laser-diode-pumped laser master oscillator power amplifier system, we obtained 42% SBS reflectivity at most at 100 Hz repetition rate. At the same time, the inverse beam quality parameter M(2) is reduced from 3 to 1.6, while at 400 Hz repetition rate, M(2) is reduced from 4 to 1.7.     

二极管泵浦Nd:YAG板条双通放大器技术研究

对二极管泵浦NdYAG板条双通放大器进行了理论设计和数值计算.在注入能量1 mJ,小信号增益为0.23 cm-1时理论计算结果为双通放大器输出能量为229.8 mJ.实验在10 Hz时获得单脉冲输出能量216 mJ;400 Hz时获得单脉冲输出能量203.4 mJ,光束质量因子小于5,激光脉宽为16.9 ns.实验结果与理论计算基本吻合.用相位共轭镜取代0°全反镜,超高斯镜取代振荡级输出镜,并采用镜面均匀的光学器件可以改善光束质量及光斑均匀性.     

激光溅射Cu等离子体与气相CH3CN团簇的反应

用激光溅射 -分子束技术研究了Cu等离子体与乙腈团簇的气相反应 .观察到Cu+ (CH3 CN) n、CH2 CN+ (CH3 CN) n、H+ (CH3 CN) n 和CH3 CHCN+ (CH3 CN) n 四个种类的团簇离子 .考察了等离子体作用于脉冲分子束的不同位置 ,对团簇产物的种类和尺寸大小的影响 .实验结果表明 ,Cu+ (CH3 CN) n 是由Cu+ 与乙腈团簇直接缔合而成 ,CH2 CN+ (CH3 CN) n、H+ (CH3 CN) n 主要是激光等离子体中的电子与乙腈团簇碰撞电离产生的 ,而CH3 CHCN+ (CH3 CN) n 是由乙腈团簇离子内的离子 分子反应生成的 .     

LD side-pumped passively Q-switched Yb:YAG slab laser

A quasi-continuous wave laser diode side-pumped passively Q-switched Yb:YAG slab laser with Cr⁴⁺:YAG saturable absorber has been demonstrated in order to understand the pulse properties of Yb:YAG crystal. To our knowledge the maximum 69% extraction efficiency is achieved by the system. 44 μJ pulse energy and 1.64 KW peak power with near diffraction-limited beam quality are presented at 25 Hz repetition rate. The build-up time of the Q-giant in the passively Q-switched laser is shown.     

卟啉及其稀土配合物的紫外可见光谱

合成了稀土卟啉配合物-钇卟啉,研究了卟啉及钇卟啉的电子吸收光谱,讨论了溶剂的性质对其电子吸收光谱的影响,实验结果表明:钇卟啉在丙酮和三氯甲烷中的光稳定性最好,是很好的光敏剂。