刻螺纹对Nd：YAG晶体棒输出功率影响的实验研究

针对Nd：YAG棒刻螺纹是否能改善激光器的输出，理论上分析了Nd：YAG晶体棒内热传导过程及影响其冷却效果的因素。给出了表面刻上螺纹后，Nd：YAG晶体棒表面积的变化结果和其对表面冷却换热方式的改变。对使用螺纹棒的激光器输出进行了实验研究，与普通棒的实验结果对比发现：用螺纹棒比用普通棒时平均功率大了23．2％，发散角小了3mrad。说明激光棒的表面刻槽可以提高冷却效果，有效地提高了激光器的输出。     

纵向泵浦固体激光介质热透镜效应的理论研究

 在分析了纵向泵浦、周边致冷固体激光棒内加热及冷却机理的基础上,将热传导方程合理简化为一维形式,求解出以级数方式表达的棒内温度分布。并根据热弹性力学原理,获得了激光棒中热致应力场和应变场。在考虑了与热透镜效应有关的三个因素：即热色散、热致应力双折射和端面变形后,推导出了纵向泵浦固体激光棒有效热焦距的解析表达式。将所获结果运用于常用的激光晶体Nd:YAG,发现当使用10W半导体激光器泵浦时,所产生的有效热焦距在毫米量级。     

LDA侧面泵浦Nd:YAG激光器的热效应分析

 在高斯光强近似下对泵浦LD光强分布模型进行修正，建立了LDA侧面泵浦固体激光介质内热源分布的数值模型。用有限元法计算模拟了三角均匀分布侧面泵浦结构激光棒瞬态温升过程及稳态温度分布情况。讨论比较了泵浦源的高斯强度近似和均匀强度近似下激光棒内温度分布情况，并对激光棒的类热透镜的焦距进行实验测量。实验和数值计算说明了LDA泵浦结构和冷却场的非均匀分布使实际温度场偏离均匀泵浦时的二次曲线分布模型，激光晶体热效应产生的类透镜会聚作用的不对称导致了激光器输出光束质量在x，y方向上的不同。     

激光冷却气体原子研究的起步阶段

文章记述了开展激光冷却气体原子研究的起步阶段,描述了推动文章作者从原子钟研究走向激光冷却气体原子研究的动力.在研究初期阶段,文章作者着重思考了激光冷却气体原子物理机制,如:积分球红移漫反射激光冷却气体原子的设想和利用光频移效应(交流斯塔克效应)激光冷却气体原子的物理思想.文章还描述了作者所在实验室用于激光冷却原子研究的原子束实验装置,并展示了几个物理实验结果.最后,文章还总结了经验和教训,深感起步艰辛和今日可贵,期盼光辉的未来.     

用激光吹气注入高Z杂质使HL-1M托卡马克放电安全终止的研究

采用高Z杂质注入HL-1M等离子体中, 触发等离子体电流衰竭的实验已经施行.用激光吹气注入高Z杂质能够增加辐射冷却，等离子体在-3ms时间内迅速冷却而且在电流终止之前电子温度损失约80%.实验证明：它是一种使得大型聚变实验装置上在放电破裂之前显著减少等离子体中热能而且安全终止放电的简单、快速和有效的途径. 关键词： 高Z杂质 破裂 等离子体终止 激光吹气     

104 W内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器

报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器,针对KTP晶体热效应和激光热稳定腔,采取了对KTP晶体进行低温冷却的优化措施,以便减少KTP晶体的热效应导致的相位失配,同时兼顾了Nd:YAG棒的热致双折射效应和KTP晶体热透镜效应,设计了热稳定谐振腔;实验中采用80个20 W激光二极管阵列侧面抽运Nd:YAG棒和Ⅱ类相位匹配KTP晶体(在27℃时相位匹配角为φ=23.6°;θ=90°,尺寸为7 mm×7 mm×10 mm)内腔倍频技术,谐振腔腔长为530 mm,KTP晶体的冷却温度为4.3 ℃,抽运电流为18.3 A时,实现平均功率达104 W、脉冲宽度为130 ns的532 nm激光输出;其重复频率为20.7 kHz.光-光转换效率为10.2%.     

12 kW占空比为15%的二极管泵浦激光模块

开展了高储能、高占空比二极管泵浦激光模块的研究工作,针对影响激光介质增益分布的相关因素进行了理论和实验研究,研制出了高占空比、高储能二极管泵浦激光模块.该模块采用了144个激光二极管对直径为8 mm的NdYAG进行泵浦, 获得了均匀的增益分布和单脉冲能量700 mJ的储能.在该研究中,数值模拟了激光介质的增益分布,确定了激光模块的耦合结构,针对二极管线阵的高功率排热需求,研制了高效率微通道冷却结构,并完成了激光模块内部结构的模块化设计和激光模块性能参数的测试.     

由热应力决定的高功率连续Nd:YAG激光器的最大泵浦功率

本文报导了一台累积寿命为50小时的高功率连续激光器(更换一次氪灯)。其最大输出功率为366W,并研究了该激光器的输出特性和稳定性.此外,从实验上测量了激光棒内部耗散的功率,分析了Nd:YAG晶体棒中的温度和热应力,指出了高泵浦功率下热应力的存在是棒发生炸裂的主要原因,并确定每根棒的最大泵浦功率.     

40K-87Rb原子冷却的半导体激光系统

对40K-87Rb原子冷却的半导体激光系统提出了一种实验方案,并进行了初步实验.采用三台外腔光栅反馈半导体激光器(ECDL)、四台注入锁定从激光器和一台半导体激光放大器组成激光系统.三台ECDL通过声光调制器产生四束光,分别作为40K和87Rb原子的冷却光和再抽运光,四束不同频率成分的激光分别注入锁定四台从激光器,然后Rb冷却光、K冷却光和K再抽运光再同时注入半导体激光放大器进行放大.该装置可同时产生冷却40K和87Rb原子的冷却光和再抽运光,结构紧凑、工作稳定.     

极性分子的激光冷却及囚禁技术

分子由于其不同于原子的特殊性质,在原子、分子和光物理研究中有其独特的地位.冷分子研究已经开展了二三十年,取得了很多重大的进展.但是以斯塔克减速器为代表的传统冷却方案遇到瓶颈,很难进一步提高分子的相空间密度.将原子中成熟的激光冷却技术拓展到极性分子中是本领域近年来的重大突破,使得冷却和囚禁分子的范围得以大大扩展,分子的相空间密度也得以提高.本文对国内外激光冷却极性分子的最新成果进行综述,并以BaF分子为例介绍激光冷却极性分子的相关理论和技术,包括分子能级结构分析及精密光谱测量,采用缓冲气体冷却进行态制备和预冷却,以及通过冷分子束研究激光与BaF分子间的相互作用.这些为后续开展激光冷却与囚禁实验研究奠定了基础,也为开展其他新的分子冷却实验提供了参考.     

104W内腔倍频全固态Nd∶YAG绿光激光器

报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd∶YAG绿光激光器 ,针对KTP晶体热效应和激光热稳定腔 ,采取了对KTP晶体进行低温冷却的优化措施 ,以便减少KTP晶体的热效应导致的相位失配 ,同时兼顾了Nd∶YAG棒的热致双折射效应和KTP晶体热透镜效应 ,设计了热稳定谐振腔 ;实验中采用 80个 2 0W激光二极管阵列侧面抽运Nd∶YAG棒和Ⅱ类相位匹配KTP晶体 (在 2 7℃时相位匹配角为 =2 3.6° ;θ =90° ,尺寸为 7mm× 7mm× 10mm)内腔倍频技术 ,谐振腔腔长为 5 30mm ,KTP晶体的冷却温度为 4 .3℃ ,抽运电流为 18.3A时 ,实现平均功率达 10 4W、脉冲宽度为 130ns的 5 32nm激光输出 ;其重复频率为 2 0 .7kHz。光光转换效率为 10 .2 %。     

固体激光棒热透镜焦距的测量

固体激光棒中的热透镜效应对激光器的性能有很大的影响.在固体激光器的热稳腔的设计中也需要知道激光棒的热透镜焦距的数值,因此测量激光棒的热透镜焦距是必要的和有意义的.我们采用类似于文献[1]中的方法,测量了三种常用的固体激光棒在泵浦期间和泵浦后,各个时刻的热透镜焦距的数值.在单脉冲泵浦期间,红宝石、Nd:YAG和钕玻璃三种激光棒的热透镜焦距均为负值. 测量热透镜焦距的原理如图1所示.设He-Ne探测激光束的束腰半径为ω0,束腰和光阑离热透镜的距离分别为d1和d2。ωn和ωm分别为存在热透镜(例如负透镜)和无热透镜时探测激光束到达光…     

高保偏聚合物光子晶体光纤的化学制备技术研究

研究了大尺寸高保偏聚合物光子晶体光纤（polymer Photonic Crystal Fibers,pPCFs）预制棒的化学原位制备技术.采用预聚物浇铸后加热聚合方法,成功制备了具有高保偏性能的光纤预制棒, 给出了聚合反应的最佳条件.对此预制棒进行二次拉伸及光学和化学性质的测试表明,该方法得到的预制棒力学结构稳定、光学透明度高,且拉伸所得光纤微结构保持完好、微孔坍塌率低、非固有损耗小.若在聚合反应体系中加入适量的激光染料或其它稀土有机螯合物等物质,可得到具有荧光性的高保偏聚合物光子晶体光纤预制棒,为保偏型聚合物光子晶体光纤激光器的研制提供新材料.     

激光冷却和捕陷中性原子①

深入地论述了激光冷却和捕陷原子研究的意义,系统地介绍了激光冷却和捕陷中性原子研究的历史发展、物理机制及其实验实现方法,并重点介绍了激光冷却和中性原子捕陷的两个重要应用--原子波激射和原子喷泉.     

单个激光二极管对称侧向抽运的固体激光器

采用一种半导体激光器侧向抽运的固体激光器新结构，可将一个半导体激光器的输出光分成四部分，从四面对称耦合到激光棒中，从而实现比较均匀的抽运。模拟计算了这种对称抽运结构中激光棒对侧面抽运光的吸收过程，得到了激光棒介质的吸收系数和直径等参量对激光棒内抽运光能量分布均匀性和能量吸收率的影响规律，并在此基础上对相关参量进行了优化。这种方案结构简单紧凑，很容易获得高光束质量的高功率固体激光输出。采用这种抽运结构制成了新颖的激光头，初步实验结果良好，表明该结构确实可行。     

积分球内的铷原子激光冷却

研究了积分球内激光冷却原理,设计积分球时对积分球的反射率、尺寸及球上开孔大小对于激光冷却的影响进行了讨论. 进行了积分球冷却⁸⁷Rb实验,实验结果表明积分球有效的冷却了球腔中的铷原子,获得了积分球内冷原子的吸收信号以及冷原子随冷却光失谐的变化曲线. 关键词： 漫反射光场 积分球 全光冷却     

Tm3+掺杂光纤激光制冷的理论分析

近年来,掺Tm3+:ZBLANP玻璃已成为固体材料激光冷却领域中最有希望的新材料之一,但有关掺Tm3+:ZBLANP光纤的激光冷却尚未见到理论研究与实验报道.本文采用一个简单的理论模型,就Tm3+:ZBLANP光纤的激光冷却进行了理论研究与分析,讨论了量子效率、抽运功率、背景吸收、出射荧光波长变化和环境黑体辐射等对激光制冷效果的影响,得到了一些有趣的重要结果,可为掺Tm3+:ZBLANP光纤的激光冷却实验提供可靠的理论依据.     

40K-87Rb原子冷却的半导体激光系统

对⁴⁰K-⁸⁷Rb原子冷却的半导体激光系统提出了一种实验方案，并进行了初步实验.采用三台外腔光栅反馈半导体激光器(ECDL)、四台注入锁定从激光器和一台半导体激光放大器组成激光系统.三台ECDL通过声光调制器产生四束光，分别作为⁴⁰K和⁸⁷Rb原子的冷却光和再抽运光，四束不同频率成分的激光分别注入锁定四台从激光器，然后Rb 冷却光、K冷却光和K再抽运光再同时注入半导体激光放大器进行放大.该装置可同时产生冷却⁴⁰K和⁸⁷Rb原子的冷却光和再抽运光，结构紧凑、工作稳定. 关键词： 简并费米气体 激光器系统 外腔光栅反馈半导体激光器 半导体激光放大器     

双棒串接Nd3+:YAG激光器

根据测量的单根Nd³⁺:YAG棒的热焦距,利用ABCD传输矩阵计算了双棒串接的几种腔型的稳定参量,给出了能够满足高功率、高稳定性激光输出的稳定腔型,实验结果与理论分析基本相符.     

CO2激光加热硅芯光纤预制棒的温场分布

研究了10.6 m CO2激光加热硅芯光纤预制棒的温场分布，在考虑预制棒表面热辐射和空气对流的情况下，用有限元软件COMSOL Multiphysics建立了激光加热预制棒的传热物理模型，比较了激光功率、激光光斑半径和预制棒直径对温场分布的影响，同时提出CO2激光加热与石墨炉加热结合调节温场分布的方法。仿真结果显示，激光参数和预制棒直径都会明显影响预制棒温场分布，且激光光斑半径3 mm，功率达到400 W的激光器可用于直径10 mm内的硅芯光纤预制棒制备硅芯光纤。通过CO2激光加热和石墨炉加热相结合的加热方式，能更加灵活有效地调节预制棒的温场分布，构建适合硅芯光纤拉丝的温场条件。