高平均功率TEA CO_2激光器的快速电控调谐

高平均功率ＴＥＡＣＯ_２。激光工程要求激光器在四个跃迁带（００°１—１０°０带和００°１—０２°０带的Ｐ支和Ｒ支）之间进行快速的发射跃迁带选择．本文探讨采用低锐度的法布里－珀罗调制器作为输出反射镜进行快速电控调谐的可行性．主要研究结果如下：１）研究了法布里－珀罗调制器的透射率和反射率的频率选择性．将法布里－珀罗调制器调谐的激光器分为两类;第一类是在激光谐振腔内插入倾斜的法布里－珀罗调制器,基于透射率的频率选择性实现调谐,该方案称为“透射式方案”;第二类是采用法布里－珀罗调制器作为激光谐振腔的输出…     

CO2激光的大气传输特性

综合分析了影响CO2激光大气传输的一些关键因素,包括大气分子和气溶胶的散射及吸收,与其他波段激光的大气衰减相比较,并对CO2激光的大气传输特性进行了系统的分析与归纳,得出了CO2激光的实际应用性结论.     

LD横向泵浦铷蒸气激光器阈值特性理论研究

基于三能级速率方程建立了横向泵浦铷蒸气激光器阈值计算模型,首次详细研究了横向泵浦铷蒸气激光器的泵浦阈值特性。论文结合实际参数,数值模拟了单Bar条半导体激光器横向泵浦铷蒸气的非线性吸收和泵浦光在蒸气室内的传播以及阈值工作状态下小信号增益的分布,仿真分析了蒸气室长度、温度、缓冲气体气压及组份配比、聚焦透镜焦距以及谐振腔诸参数对横向泵浦铷蒸气激光器出光阈值的影响。分析结果表明:对缓冲气体组份配比进行优化可以有效的降低泵浦阈值功率;蒸气室长度与温度共同影响阈值功率;较大的窗口片透过率和不大于70%的输出耦合率可以使泵浦阈值功率保持在较低的水平。文中对铷蒸气激光器等碱金属蒸气激光器的关键部件设计和系统优化可起到借鉴参考的作用。     

半导体抽运铷蒸气输出2.8W线偏振铷激光

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)是一种具有广阔应用前景的激光器,近年来发展迅速。使用碱金属铷所需要的中心波长为780nm的半导体激光器线阵作抽运源,采用平面衍射光栅搭建Littrow外腔将线宽压窄至0.13nm,并使用斩波器将半导体激光变为脉冲输出形式。采用透镜组合对窄线宽半导体激光进行光束扭转整形,整形后光斑近似为方形。半导体激光经线宽压窄和光束整形后,被聚焦进铷蒸气泡,泡内充入79kPa甲烷作为缓冲气体。控制铷蒸气泡温度为145℃,注入谐振腔的抽运光峰值功率为最高13W时,获得了峰值功率2.8W的线偏振铷激光输出,光-光转换效率达21%。     

用于铷蒸气激光泵浦的窄线宽阵列半导体激光器

在激光二极管LD泵浦铷蒸气激光器中,窄线宽半导体激光是实现铷蒸气激光高效率输出的关键技术之一。基于体布拉格光栅（VBG）外腔技术,实现了40 W功率0.14 nm线宽的780 nm激光输出。采用半导体制冷片（TEC）控制VBG温度,使得该激光器空气中波长可从779.35 nm调谐至780.10 nm,可用于铷蒸气激光的高效泵浦。     

体布拉格光栅外腔半导体激光器的光栅旋转角度容差

采用步进电机控制光栅角度,对200 m和600 m圆柱透镜准直的体布拉格光栅（VBG）外腔单管C封装半导体激光器进行了系统研究。实验结果表明:激光二极管（LD）驱动电流越大,准直效果越好,VBG的角度调整容差越小;快轴方向的准直效果越好,慢轴方向的光栅调节角度容差越大;对于衍射效率28%、厚1.4 mm的光栅,LD快轴发散角为7.3 mrad时,快轴方向的角度容差不大于3.2 mrad,慢轴方向的角度容差较快轴大约一个数量级。     

激光脉冲重复频率对冲量耦合系数的影响

 设计了触发间隔从100 ms到5 ms可调的双脉冲触发器驱动TEA CO₂激光器高压开关，用以模拟激光器不同的输出脉冲重复频率。用该装置精确控制的不同激光脉冲重复频率下，对抛物面型光船模型进行了大气模式激光推进中冲量耦合系数的实验研究。发现冲量耦合系数随着重复频率的增加而下降，而单位时间内光船获得的冲量耦合系数的增量则随着重复频率的增加而增大。初步分析认为，这是由于飞行器内的空气未得到充分的补充造成的。     

射频激励矩形波导CO2激光器的设计和实验研究

为了研发紧凑型的射频波导CO₂激光器并探究影响其输出性能的因素,采用平行平面腔内电极结构,设计并研制了一台射频激励矩形波导CO₂激光器。实验中采用透过率为20%的输出镜,在工作气压14kPa下,得到12W的最大激光输出功率,电光转换效率达到9.4%。结果表明,工作气压和射频输入功率是影响激光输出性能的最主要因素。该研究取得了预期的实验结果,对国内今后此类器件的研究具有很好的借鉴意义。     

光热敏折变玻璃的体布拉格光栅热特性理论研究

光热敏折变（photo-thermo-refractive, PTR）玻璃材质的体布拉格光栅（volume Bragg grating, VBG）在外腔半导体激光器（laser diode, LD）光谱特性改善领域具有较为广泛的应用。基于有限元分析方法,研究了LD辐照高度、LD功率和工作温度对VBG热分布的影响。在LD功率为40 W和工作温度为25℃的工作条件下,辐照高度分别为1.48、0.88和0.28 mm时,VBG的最高温升分别为8.52、5.07、2.20℃。辐照区域内的温度与工作温度的偏差随LD功率升高等比例变大。升高VBG工作温度,可以缩小辐照区域内的实际温度与工作温度的差距。结果表明,通过优化辐照高度和LD的工作参数,可以实现VBG工作区域较小的温度梯度分布。     

印刷电路板预电离小型TEA CO2激光器

研制了一种新型的预电离结构———印刷电路板预电离器 ,将其作为一种分布式电容耦合器放置于TEACO2激光器主放电电极的两侧 ,产生了非常均匀的预电离。测量了不同气压下印刷电路板预电离小型TEACO2 激光器的输出特性。