High quality beam shaping by square soft-edge diaphragm combined with liquid crystal spatial light modulator

<正>The square soft-edge diaphragm with round angle is designed by Matlab,and is sent to a liquid crystal spatial light modulator by the computer.In order to obtain precompensation for the following laser system, local diaphragm transmission can be adjusted by feedback signals of surface-channel charge-coupled device (SCCD).This method can reduce the diffraction effect and realize no modulation,high stability,high homogeneity,and large scale laser beam.Several parameters of soft-edge diaphragms which affect the laser beam quality are studied systematically,and the optimized values are obtained.The method can avoid the serious modulation of hard edges and provide soft-edge diaphragms of different shapes in a fast and convenient way for the large scale laser beam system.     

全固态被动调Q皮秒激光技术研究进展

全固态被动调Q激光技术在产生皮秒脉冲方面有较快发展。与锁模激光器相比,被动调Q皮秒激光器成本低、结构简单、易于校准光路,避免了锁模激光器结构复杂、机械敏感度高、光路校准困难等缺点,并且同样能够输出单脉冲能量可观、重频合适的皮秒量级短脉冲,因此拥有较高的实用价值。本文讨论了全固态被动调Q皮秒激光技术领域的两种典型技术路线以及对调Q皮秒脉冲输出的后续处理技术,包括非线性技术和激光放大技术等,并介绍了国内外相关研究团队在该领域所做的工作及其突破性进展。     

脉冲单纵模激光器中标准具精度与选模性能

根据脉冲单纵模激光器中的关键器件F-P标准具的选模原理,定量分析了不同参数F-P标准具的加工厚度精度、角度放置精度以及腔长变化对激光器纵模选择性能产生的影响,得到了对不同参数标准具的光学厚度偏差进行补偿所需的角度偏移量,研究了入射角度对标准具中心波长偏移的影响。这些结果对于脉冲单纵模激光器的机械结构设计、器件加工允差与装配调节精度的设计具有重要意义。在线型腔F-P标准具选模激光器中,得到了最大单脉冲能量8.41 J,脉冲宽度32 ns,近衍射极限的单纵模激光脉冲输出。     

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。     

全固态三基色激光大屏幕投影显示实验

三基色激光显示具有亮度高、色彩鲜艳、清晰度高、功耗低等优点，文章介绍了激光显示原理，并报道了用全固态非线性频率转换技术获得波长分别为671nm，532nm，和473nm的红绿蓝三基色激光，在国内首次实现全固态激光全色投影显示实验，同时提出了今后全固态激光显示的发展方向。     

LD抽运钕玻璃薄片放大器热管理结构

基于传热学基本理论,借助有限元分析方法,对LD端面抽运钕玻璃薄片激光放大器激光介质的瞬态热效应进行数值模拟.通过对不同边界条件下钕玻璃薄片内部温度场及应力场的分析,研究了LD端面抽运钕玻璃薄片的热效应特性,并对比了不同热管理方案下钕玻璃薄片的温度分布.结果表明:采用白宝石窗口结合外围热沉TEC制冷的冷却方案最佳.此种冷却方案下钕玻璃薄片内最高温度在非抽运面中心处,约120℃.虽然比直接对抽运面水冷方式的冷却效果稍差,但是可以避免抽运面直接水冷所引起的一些问题.相关研究结果也表明,由于钕玻璃热阻较大,即使加强径向散热,抽运区的热量仍然难以从径向疏散,对热管理方案进行优化时应该考虑从尺寸较小的轴向进行散热.     

全固态准连续TEM00模Nd:YVO4/LBO绿光激光器

通过带光纤耦合的激光二极管模块端面泵浦低掺杂浓度的Nd:YVO4晶体,实现高转换效率的TEM00模准连续绿光激光器。实验采用平平对称腔型设计,高衍射效率声光调Q开关,LBO临界相位匹配腔内倍频,在注入功率30W,重复频率20KHz的条件下,获得平均功率为9.6W的532nm激光输出,实际光-光转换效率达到33.4%,相应的1064nm基频光平均输出功率为11.8W, 实际倍频效率为89.8%。同时,测得532nm绿光的M2因子为1.09,脉冲宽度为28ns。文中还对影响绿光光束质量和转换效率的因素进行了分析。     

多元素LIBS分析的标准化交叉验证及其优化

交叉验证是用于验证模型性能的一种统计分析方法,可避免由训练集与测试集重合引起的过拟合。进行交叉验证时通常使用交叉验证均方根误差(RMSECV)的均值来表征多元素的分析准确度。但对于激光诱导击穿光谱(LIBS)用于多元素分析的情况,发现各元素的RMSECV与其在样品中的浓度范围可近似用线性关系表述,由于不同元素在样品集中的浓度范围差异很大,不同元素之间的RMSECV差异较大,实验中C与Cr在样品集中的浓度范围差异为28.11倍,其RMSECV差异达到8.96倍。发现RMSECV均值对于个别元素过于灵敏,在数据优化过程中,可能导致其不能反映大多数元素的分析准确度变化趋势。为减小RMSECV均值对不同元素的灵敏度差异,更全面地表征多元素的分析准确度,提出了多元素的RMSECV标准化方法,即将各元素的RMSECV与该元素在样品集中的浓度范围相除,并引入标准化交叉验证均方根误差(SRMSECV)的概念。LIBS检测受测量条件波动(如激光脉冲能量、振动等)等不确定因素的影响,会引入异常光谱,并对分析准确度产生负面影响。为通过滤除异常光谱来提高多元素分析准确度,利用光谱面积筛选对光谱数据进行预处理,以同一样品下各张光谱的面积中位数为中心,选定某一光谱面积区间,舍弃该区间之外的光谱,并使用余下光谱用作定量分析。在此基础上,通过对0.5 Pa真空环境下的10块Ni基合金中的14种元素成分进行的多谱线内标法定量分析展开实验验证。标准化后各元素RMSECV的相对标准差(RSD)由68.7%减小至48.9%,元素间的RMSECV的最大差异由8.96倍降低至3.93倍,表明SRMSECV均值能够较全面表征多元素的分析准确度,从而有利于实现定标曲线的全自动优化。在优化面积筛选跨度下,各元素定标模型的决定系数(R2)均值与SRMSECV均值都得到一定程度的改善,证明光谱面积筛选对于提高多元素分析准确度的价值。     

基于1064nm光纤皮秒种子源的Nd:YAG再生放大器

利用Nd:YAG再生放大器,对1064 nm掺镱锁模全光纤激光器输出的皮秒脉冲进行了功率放大.研究分析了掺镱锁模全光纤激光器输出脉冲对Nd:YAG再生放大器能量提取效率的影响,通过对掺镱锁模全光纤激光器自相位调制的控制,减少了输出光谱的振荡结构,提高了掺镱锁模全光纤激光器对Nd:YAG再生放大器的能量提取效率,实现了对锁模全光纤激光器输出的中心波长1064.4 nm,3 dB光谱宽度0.35 nm、脉宽11 ps、单脉冲能量为3.2 nJ、频率为38 MHz的锁模脉冲的再生放大,得到输出重复频率为1 kHz,最大的单脉冲能量为1.3 mJ的皮秒脉冲.     

负曲率空芯光纤对飞秒超短脉冲光的压缩研究

为了实现对飞秒激光器产生的超短脉冲的进一步压缩,对近年来出现的一种新型负曲率空芯光纤展开了研究,并基于该光纤对800 nm飞秒激光进行了压缩实验。首先介绍了一种圆形玻璃管包层结构的负曲率空芯光纤,通过有限元方法对光纤的损耗特性进行计算,并与实验测试结果进行对比。然后利用广义非线性薛定谔方程对脉冲在光纤中的传输进行了模拟仿真。最后利用该光纤进行了超短脉冲压缩实验,将脉冲宽度为160 fs的钛宝石飞秒激光耦合进一段充高压氩气的圆形玻璃管包层结构的负曲率空芯光纤,通过光纤内反常色散和自相位调制的共同作用,得到84 fs的输出,实现脉冲的压缩,实验结果与仿真计算一致。这种新型的负曲率空芯光纤损伤阈值高、色散、非线性系数小且灵活可调,非常适用于超快领域研究。