2.2 W掺Yb3+双包层光子晶体光纤激光器

采用多模大功率972 nm半导体激光器泵浦20 m掺Yb双包层光子晶体光纤,详细研究了输出功率与泵浦功率的关系, 获得了1.09 μm,功率为2.2 W的激光输出.     

掺Yb3+双包层大模面积光子晶体光纤激光器的研究

采用多模大功率半导体激光器泵浦掺镱双包层大模面积光子晶体光纤,应用5 m长光子晶体光纤,在泵浦功率为22 W的条件下,获得了1.03 μm,功率为65 mW的单横模激光输出,同时实验研究了输出功率与泵浦功率的关系,并观察到掺Yb3+光子晶体光纤侧面有绿色荧光出现.     

8.6W掺Yb3+双包层光纤激光器的研究

采用多模大功率半导体激光器泵浦掺Yb双包层D型光纤,详细研究了输出功率与泵浦功率的关系,获得了1.09μm,功率为8.6W的激光输出.     

激光二极管泵浦Nd:YVO4/YVO4复合晶体绿光激光器

采用一种新型的Nd:YVO4/YVO4复合晶体,利用V型折叠腔,研究了高功率激光二极管端面泵浦的Nd:YVO4/YVO4复合晶体激光器基频1.06 μm及倍频532 nm激光的输出特性.当泵浦功率为24.6 W时,获得1.06 μm激光的最大输出功率为11.7 W,光-光转换效率为48%.当泵浦功率为17 W时,获得了5.32 W的绿光输出,光-光转换效率达到31.3%.     

980nm泵浦的掺铒光纤放大器实验研究

10m长的铒掺杂光纤在980nm波长半导体激光器泵浦下,获得了对1.55μm波长的入射光信号的放大作用。当入射光信号功率为-22dBm而泵浦功率为9.3mW时,放大器的增益为15dB.     

Nd,Cr:YAG自调Q自锁模激光器的研究

实验采用光纤耦合激光二极管泵浦,得到了二极管泵浦Nd,CrYAG自调Q自锁模1.064 μm激光输出,其锁模调制深度达到了近100%,其输出功率最高可达1.9 W,平均输出功率稳定性优于1%.实验表明平均输出功率、重复频率和脉冲宽度随泵浦功率增加而上升.     

基于MOPA结构的1120nm掺Yb光纤放大器

基于主振荡功率放大器,采用1120nm光纤激光器作为种子激光,将其注入20m大模场面积单模双包层掺Yb光纤放大器,并用976nm半导体激光器泵浦实现了1 120nm信号光输出.实验中将注入种子激光功率预设为10mW,当半导体激光器泵浦功率增大至1.5 W时,放大器系统开始输出1 120nm信号光.当泵浦功率低于3.4W时,信号光功率随泵浦功率缓慢增长,系统斜率效率较低;而当泵浦功率高于3.4W时,信号光功率随泵浦功率线性增长,斜率效率明显增大,达到48.5%.限于最大注入泵浦功率为6.8W,放大器输出最高1 120nm信号光功率为1.97W,总的光-光转化效率为29%.输出信号光中心波长为1 120.89nm,线宽为0.02nm,极好地保持了种子激光的特性.结合实验情况,利用双包层光纤放大器的稳态理论模型,采用有限差分方法模拟了放大器输出信号光功率随泵浦光功率的变化曲线,结果显示理论模拟所得变化趋势与实验结果吻合良好,系统将在泵浦功率达到200W左右时达到饱和状态,说明目前光纤放大器系统具有很大的功率提升空间.     

二极管激光器泵浦钕玻璃固体激光器

用脉冲输出功率50mW,中心波长为800nm的双异质结激光二极管列阵泵浦磷酸盐钕璃璃激光器,得到1.053μm波长激光输出.泵浦阈值功率为9mW.计算了DPL输出的尖峰功率、脉冲宽度和弛豫振荡波形,与实验结果一致.     

大模面积掺Yb3+双包层光纤激光器的实验研究

本文研究了在连续泵浦和脉冲泵浦两种情况下, 大模面积（LMA）掺Yb³⁺双包层光纤激光器的输出特性. 采用连续泵浦, 在最大泵浦功率为10.4 W时, 得到了平均功率4.6 W、中心波长1.09 μm的准连续激光输出. 采用脉冲泵浦, 得到了脉宽小于50 ns、峰值功率为5.3 kW、重复频率为5 kHz、单脉冲能量为0.26 mJ的稳定的调Q脉冲输出.     

纵向泵浦的1.34μm Nd:YVO4平凹腔型DPSL器件

报道了激光二极管泵浦的Nd:YVO4激光器,分析了激光器的各项参数.在泵浦功率为7.06W时,获得1.34μm激光输出功率2.008W,光-光转换效率达28.4%.     

端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器

从双包层光纤激光器的速率方程出发，得到了光纤中泵浦光与激光的功率分布、输出功率与泵浦功率的关系、腔镜反射率及光纤长度对输出功率的影响。研究结果表明：输出激光功率与光纤长度及后腔镜反射率有很强的依赖关系，存在一个输出功率最大的最佳光纤长度。后腔镜反射率越大，输出激光功率越小；当光纤长度较短时，在输出端放置反射镜使泵浦光高反射，可以提高输出功率和效率。通过对端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器进行理论分析和实验研究，得到输出激光的中心波长为1088.3nm，斜率效率为33.7%，最大输出功率为1.75W。     

Optimal Heat Exchanger Area Distribution and Low-Temperature Heat Sink Temperature for Power Optimization of an Endoreversible Space Carnot Cycle

Using finite-time thermodynamics, a model of an endoreversible Carnot cycle for a space power plant is established in this paper. The expressions of the cycle power output and thermal efficiency are derived. Using numerical calculations and taking the cycle power output as the optimization objective, the surface area distributions of three heat exchangers are optimized, and the maximum power output is obtained when the total heat transfer area of the three heat exchangers of the whole plant is fixed. Furthermore, the double-maximum power output is obtained by optimizing the temperature of a low-temperature heat sink. Finally, the influences of fixed plant parameters on the maximum power output performance are analyzed. The results show that there is an optimal temperature of the low-temperature heat sink and a couple of optimal area distributions that allow one to obtain the double-maximum power output. The results obtained have some guidelines for the design and optimization of actual space power plants.     

X波段相对论速调管放大器同轴双间隙输出腔输出特性

 设计了工作在X波段的相对论速调管放大器同轴双间隙输出结构,并采用3维PIC程序对其进行了粒子模拟,分析了输出微波功率随直流渡越角、输出腔品质因数值等相关参数的变化,对输出腔体结构进行了优化设计。模拟结果表明：同轴双间隙输出结构可以降低束流的势能,增加束流与腔体的作用时间,提高速调管的微波提取效率。模拟中采用束压600 kV、束流5 kA、调制深度100%和峰值频率9.37 GHz的电子束以及1T的轴向引导磁场强度,得到了周期平均功率1.2 GW、峰值频率9.37 GHz、效率40%的微波输出。     

相对论速调管放大器双间隙输出腔的粒子模拟

用3维PIC程序对S波段强流相对论速调管放大器(RKA)双间隙输出腔内的微波提取情况进行了模拟,给出了产生微波的详细物理图像。模拟结果表明：采用双间隙输出腔能增加束波互作用长度,使提取到的微波功率和效率得到提高。模拟得到了输出微波功率随直流渡越角、随电子束外径与漂移管之间的距离、随基波调制深度以及耦合孔径向间距变化的规律。在电子束压580 kV、束流4 kA、基波调制深度80%、引导磁场1.5 T的条件下,模拟得到周期时间平均功率800 MW,频率约2.85 GHz,周期时间平均效率34.8%的微波。     

内腔级联拉曼光纤激光器输出特性的实验研究

采用标准单模石英光纤作为拉曼增益介质，光纤布拉格光栅作为谐振腔镜，研制了一台内腔级联拉曼光纤激光器。利用掺Yb双包层光纤激光器作为抽运源，实现了二级拉曼转换，在波长1176.8nm获得了309mW的最大输出功率，斜率效率接近51.5％。在小抽运功率下，发现拉曼光纤激光器的输出中存在重复周期约为2.9μs的脉冲序列；当抽运功率大于某一值时，上述脉冲消失，获得了十分稳定的连续输出。     

增益模块长高比对输出功率和提取效率的影响

为了得到HF化学激光器的增益发生器较佳的模块尺寸,研究了增益模块长高比对输出功率及放大级提取效率的影响。使用基于变换坐标系的有限差分方法,计算了主振荡功率放大器（MOPA）结构HF激光器不同增益模块长高比条件下的主振荡器输出功率、放大级提取效率及经放大后的输出功率。计算结果表明：对于MOPA结构HF激光器而言,当增益体积一定、小信号增益曲线相同时,随着增益模块长高比的减小,主振荡器输出功率和经放大级放大后的输出功率将有所增加,但放大级的能量提取效率将降低;当增益模块长高比已经较小(小于５)时,进一步降低长高比对激光器输出功率和放大级提取效率的影响微弱。     

高功率全光纤激光器特性

介绍了采用国产光纤光栅研制的全光纤激光器,单端泵浦获得468 W的连续激光输出。从理论上分析了光纤光栅的反射率与波长的关系,计算了输出谱宽值,与实验测得的数据相符。全光纤激光器的光-光转换效率达到70%,且随着功率的增加,光纤光栅的中心波长有向长波方向漂移的趋势。在最高输出功率下180 s之内输出功率波动在0.04%以内。     

增益模块长高比对输出功率和提取效率的影响

为了得到HF化学激光器的增益发生器较佳的模块尺寸,研究了增益模块长高比对输出功率及放大级提取效率的影响。使用基于变换坐标系的有限差分方法,计算了主振荡功率放大器（MOPA）结构HF激光器不同增益模块长高比条件下的主振荡器输出功率、放大级提取效率及经放大后的输出功率。计算结果表明:对于MOPA结构HF激光器而言,当增益体积一定、小信号增益曲线相同时,随着增益模块长高比的减小,主振荡器输出功率和经放大级放大后的输出功率将有所增加,但放大级的能量提取效率将降低;当增益模块长高比已经较小(小于５)时,进一步降低长高比对激光器输出功率和放大级提取效率的影响微弱。     

X波段相对论速调管放大器同轴双间隙输出腔输出特性

设计了工作在X波段的相对论速调管放大器同轴双间隙输出结构,并采用3维PIC程序对其进行了粒子模拟,分析了输出微波功率随直流渡越角、输出腔品质因数值等相关参数的变化,对输出腔体结构进行了优化设计。模拟结果表明：同轴双间隙输出结构可以降低束流的势能,增加束流与腔体的作用时间,提高速调管的微波提取效率。模拟中采用束压600 kV、束流5 kA、调制深度100%和峰值频率9.37 GHz的电子束以及1T的轴向引导磁场强度,得到了周期平均功率1.2 GW、峰值频率9.37 GHz、效率40%的微波输出。     

一体化光纤滤除器和端帽实现20 kW激光输出北大核心CSCD

在高功率光纤激光系统中,包层光滤除器能将光纤中包层光滤除以保证输出激光光束质量,光纤端帽通过对输出激光扩束降低输出光纤端面的光功率密度,从而保护光纤端面不受损坏,两者都是高功率光纤激光系统稳定运行的重要核心器件。将包层光滤除器和光纤端帽进行一体化设计,制备了一体化高功率光纤包层光滤除器和光纤端帽并分别应用于20 kW合束系统和单纤系统中,输出功率达到20 kW时,端帽的最高温度约为40℃,温升速率约为0.8℃/kW。