“LPP-EUV”光源中的高功率CO_2激光监测与控制系统

为了满足激光诱导等离子体（LPP）体制下极紫外（EUV）光源对CO2激光器提出的稳定性需求,建立了简化的CO2激光传输系统模型,根据光束稳定性需求对光束功率、指向和位置的监测与控制方法进行了理论和实验研究。根据高功率CO2激光传输系统特点,在实验室内建立了上述光束监测和控制实验系统,包括光束功率控制模块、光束指向控制模块和光束参数监测模块,其中光束参数监测模块可实时测量光束功率、指向、尺寸及发散角等重要参数。仿真与实验结果表明：光束功率控制模块对线偏振激光功率的控制接近1%～100%,光束指向控制模块实现的光束指向稳定度在10μrad以内,可满足CO2激光驱动源的高稳定性要求。     

射频板条CO2激光器输出光束的光学变换

射频激励板条CO2激光器输出激光近场光斑近似为一条线,远场光斑为O形图样。在垂直于光束传输方向的平面内,光束在一个方向发散很大,无法用于激光加工。根据激光器不同的激光功率级别及光束尺寸,分别采用了圆柱面镜、滤波光阑、扩束望远镜等不同组合的方法,将200 W激光器输出光束变换成远场光束为Φ6、近似TEM00模的圆形光束,500 W激光器远场光束为Φ10的低阶模的圆形光束。成功用于激光切割。     

基于高斯过程回归的线性激光束指向稳定优化

为解决激光应用中的光束指向抖动问题,提出一种基于高斯过程回归（Gaussian process regression）的激光光束指向稳定性优化方案。介绍了激光光束指向稳定系统装置构成及原理,论述了高斯过程回归方法的原理及其作为激光光束快速稳定控制算法的优势。经过该方法优化后,指向抖动达到水平方向2.3μrad,竖直方向3.3μrad,将激光系统指向稳定性提高了1个数量级以上。指向性抖动为已有线性反馈系统的20%,尤其对于高频噪声优化有显著效果。该研究对于激光光束指向性敏感的精密实验和精密加工具有重要意义。     

单光束扩束扫描激光周视探测系统参数对探测能力的影响

针对现有单光束激光同步扫描周视探测对脉冲重复频率要求较高,难以实际应用的问题,提出单光束扩束扫描激光周视探测方法.基于单光束扩束扫描激光周视探测工作原理,推导了最低扫描频率和脉冲频率解析式;分析了圆柱目标回波特性及关键参数截面衰减系数,建立了脉冲扩束激光圆柱目标回波功率数学模型,讨论了系统参数对截面衰减系数的影响,得到最大相邻脉冲光束夹角表达式;重点分析了脉冲频率、光束角和光束入射角对不同直径目标的探测能力的影响;得到了探测系统对典型条件下最大光束角、最低脉冲频率的计算方法.结果表明,对扫描光束稍加扩束可有效降低脉冲重复频率要求.研究结果可为单光束脉冲激光周视探测系统设计、优化提供理论依据.     

无衍射光束的产生及其应用

近年来,随着激光技术的快速发展,相继产生了多种在远距离传输后中心光斑保持不变的无衍射光束,包括贝塞尔光束、高阶贝塞尔光束、马丢光束、高阶马丢光束、余弦光束、抛物线光束以及艾里光束.无衍射光束在激光打孔、激光精密准直、光学精密控制、光学微操控、光通信、等离子体导向、光子弹产生、光通信、自聚焦光束的合成以及非线性光学等领域中有着广泛的应用.本文介绍了各类无衍射光束的数学表达式、产生方法及对应的实验结果;就无衍射光束的特性和应用进行了归纳和讨论;并对其在未来的研究与应用前景中发挥的重要作用进行了简要总结与展望.     

一台染料激光器光束质量因子M~2的测量

本文从激光光束质量因子 M2的定义出发 ,分析了 M2的物理意义 ,介绍了 M2的测量方法——二阶矩法 ,并采用 CCD摄像机及光束截面分析仪实际测量了一台染料激光器 DPL - 30 0 0输出激光的光束质量因子 M2 。     

高能激光光束质量β因子测量方法

高能激光光束质量β因子测量装置主要用于强激光系统状态调试和综合性能参数诊断,用于评价激光系统出光性能以及远场光斑可聚焦的能力。针对接近衍射极限光束质量β因子测量过程中被测光斑在面阵相机上所占的像素点太少等缺陷,研究了采用聚焦显微放大与高精度扫描狭缝相结合的光束质量β因子测量方法,并对相关方案进行了分析计算。此外还设计了采用固定像差元件及平行光管光源组合的激光光束质量β因子测量结果验证方案,对研制的高能激光光束质量β因子测量装置进行了不确定度分析,测量不确定度优于10%。     

“之字形”光路薄管固体激光大气长程传输光束质量分析

“之字形”光路薄管固体激光是一种结构紧凑、增益高且利于发射的新型激光光源。针对薄管固体激光光源及其大气长程传输过程中的光束质量退化问题,提出了基于直角锥面变形镜的薄管激光校正方法,进而通过建立薄管激光校正模型以及大气长程传输模型,开展了薄管激光大气长程传输光束质量分析。首先,针对大遮拦比窄环宽环形光束与发射系统的匹配问题,提供了一种薄管激光环形光束整形变换方案,有效实现了薄管激光的整形和变换。然后,分析了薄管激光光源光束质量、大气湍流效应和热晕效应等对整形变换后的薄管激光大气长程传输特性的影响,进而明确了薄管激光大气长程传输光束质量退化机理。最后,分析了直角锥面变形镜对薄管激光的光源畸变、大气湍流的低频分量和热晕导致的离焦相位等的校正效果。结果表明,经过直角锥面变形镜的校正,薄管激光光源光束质量明显改善,大气长程传输后的远场光束质量有所提高。若进一步配合常规变形镜进行联合校正,薄管激光大气长程传输后的远场光束质量可得到显著提升。     

惯性约束核聚变多路打靶激光光束引导方法的研究

提出了一种用于惯性约束核聚变(ICF)的多路激光光束引导的新型传感器。通过内置面阵CCD来监测激光光点位置,并利用共轭光路法引导光束到预定位置。在引导过程中光束不直接打到靶上,避免了靶的不同形状对光束引导的影响。提出了激光光束的引导方法和流程。设计了零位角测量光路,并用于测量激光光束的入射角。     

氧碘化学激光器束转动90度环形非稳腔空心光束输出研究

 主要描述了氧碘化学激光器束转动90°环形非稳腔（UR90）空心光束输出的腔结构及几何模式特点,实验中获得了在放大率M=1.695,激光平均输出功率4.0kW时,空心光束输出的激光光束质量为3.2倍衍射极限,同时对空心光束输出特性进行了分析。     

半导体激光器泵浦的Cr:LiSAF激光器

本文报道了用半导体激光器泵浦Cr:LiSAF激光器腔的设计以及输出特性,在用准连续波泵浦时,阈值平均功率为42mW,在泵浦平均功率为60mW时得到了3mW的激光输出.     

二极管面阵侧泵浦Nd:YAG双板条激光器

叙述了二极管面阵侧泵浦双板条耦合单模模Ｑ开关激光器的研制。泵浦源为二极管面阵激光器,使用梯形波导板耦合系统,耦合效率达９０％,谐振腔为凸凹腔,全反射镜、的曲率半径为３．０ｍ的四面镜,输出镜为曲率半径３．０ｍ的可变反射率超高斯镜。激光器在１００Ｈｚ重复频率下,输出单脉冲能量１８．２３ｍＪ,脉宽为１５．２５ｕｓ,光束质量Ｍ２＜１．５具有平顶分布的超高斯光束。     

二极管泵浦自启动附加脉冲锁模Nd:YLF激光器

实现了激光二极管泵浦Nd:YLF激光器的自启动附加脉冲锁模,工作波长1053um,得到2.8ps的超短脉冲,重复频率130MHz,有效输出功率70mW.     

Fresnel数对光束填充因子的影响

本文利用快速汉克尔变换算法研究了高功率激光束在自空间传输过程中形成低频调制对光束质量的影响,指出了衍射调制深度跟光束宽度及传输距离等参数之间的变化关系.这种关系给出了如何选择传输参数以减少不利的低频调制的参考方法.     

KrF激光动力学过程的模拟研究

本文配合KrF激光器的设计,对其动力学过程作了零维模拟计算,并与国内外实验结果进行了比较。通过模拟研究,对KrF激光器本征效率的提高、激光器对入射束流的要求以及对激光腔体的设计等都提出了很好的建议与简单实用的计算模式。     

激光间接驱动聚变柱形靶腔内光束传输研究

 应用衍射积分理论, 对激光在间接驱动聚变柱形靶腔内的传输特性进行了研究, 给出了柱形腔靶注入孔以及内壁上的光强分布, 并与几何光学方法所得结果进行比较, 得出几何光学方法的适用条件。     

激光间接驱动聚变柱形腔靶内壁光斑参数计算

 用几何光学计算了柱形腔壁上的激光光斑参数, 包括光斑的位置、形状、大小以及光斑内的光强分布, 同时还计算了在激光注入孔的光斑参数, 这对分析靶丸的初始辐射均匀性、确定腔壁上的辐照强度大小和判断能否将激光有效地注入腔内都是非常重要的。     

孤子激光器的效率

有必要为评定孤子激光器引进一个质量指标:孤子效率。因此,孤子激光器总体效率的计算也应作相应的变化。高效率的孤子激光器所产生的高质量光孤子能为长途光通信准备良好的初条件。为此讨论了三种提高孤子效率的途径。     

新型半导体激光器——ZnO紫外激光器

最近人们发现在室温下ZnO薄膜能产生强烈的光受激辐射,这表明此种材料可用于制造紫外光半导体激光器,此种激光器在光信息存在贮上有广泛应用。文章介绍了最近几年来用不同方法制备的ZnO薄膜的光受激辐射的研究进展。     

二极管侧泵浦单横模1kHz电光Q开关激光器

 本文介绍了二极管侧泵浦Nd:YAG板条1kHz重复频率Q开关激光器的研制,实验获得最大单脉冲能量0.712mJ,脉宽小于10ns的输出。对Nd:YAG板条进行了三种冷却方式的比较实验,实验证明DPL在高重复频率工作时,激光介质的热效应是影响高重复频率工作的激光器效率的重要因素。