Characterization and Spatial Matching of Laser Diode Beams

It is shown that the type of lateral waveguide of a laser diode cannot be determined uniquely based on just the measured magnitude of astigmatism. For a unique determination, the K-factor of Petermann, which characterizes the wavefront curvature at the laser output facet, must be measured as well. In order to determine the type of lateral waveguide, a setup for measuring astigmatic distances in the range 0–200 m with an error of ±2 m and a K-factor with an error of 20% was developed. Operational features of the setup were analyzed, and a technique that allows one to minimize the effect of beam ellipticity on the measurement results was found. Using the technique, the optimization of spatial matching of a laser diode with a ring interferometer of the butterfly type was accomplished. For transformation of the astigmatic elliptical beam into the axially symmetric mode of the interferometer, we have used an optical system that consists of two cylindrical and one spherical lenses. The algorithm for designing the matching system was developed, and the 85% injection of radiation of a AlGaAs laser diode into the principal mode of a ring interferometer was experimentally demonstrated.     

准分子激光等离子体开关控制脉宽研究

 利用准分子激光等离子体技术,在紫外预电离XeCl准分子激光器上获得了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。实验中分析了聚焦到薄膜表面的光束能量密度对所产生的等离子体密度的影响,并对不同等离子体密度及维持时间情况下脉冲压缩效果进行了讨论,给出了激光器谐振腔在稳定腔及非稳腔两种工作方式下的实验结果。激光器在稳定腔工作时,脉宽可压缩至2.87 ns;采用非稳腔结构时,在脉冲能量不变情况下减小聚焦光斑面积,提高入射到薄膜表面的能量密度,得到了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。该技术适用于任何其它准分子器件。     

双色激光场中1维共线氢分子离子的经典动力学研究

 运用经典理论方法,并采用辛算法数值求解了双色激光场作用下1维共线氢分子离子(H₂⁺)的哈密顿正则方程,得到了氢分子离子在激光场下的经典轨迹。计算了单色场和双色场下氢分子离子(H₂⁺)的存活几率、电离几率、解离几率、库仑爆炸几率随时间的演化,分析了双色场的相位、强度、强度比及倍频的变化对氢分子离子动力学行为的影响,并给出了相应的物理解释。     

晶体级联方式的宽带三倍频方案分析

 讨论了入射基频光频谱宽度、两块和频晶体失谐角对KDP晶体Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ类角度失谐级联方式的三倍频光功率谱分布的影响,分析了影响三倍频效率的因素。研究结果表明,第二块和频晶体得到的三倍频光的功率谱分布与基频光功率谱分布及失谐角有关,三倍频光频谱宽度近似为基频光的3倍,采用该方案的三倍频可有效抑制由于基频光时间相位调制导致的三倍频光强随时间分布的不均匀,并能有效提高大带宽条件下的三倍频转换效率。同时,采用该方案的三倍频,对级联的两块和频晶体厚度及失谐角调整精度要求不高,在实验上有很大的可操作性。     

远红外自由电子激光光腔改进的模拟分析

 提出在中物院远红外自由电子激光光腔中全程采用波导对光场进行约束,利用计算光束与电子束横向叠合因子分析了光腔中是否加入波导管对腔内净增益的影响。模拟了减小波导管间隙和提高扭摆器峰值磁场场强对腔内增益的影响。3维数值模拟计算表明在光腔中加入波导使扭摆器净增益由-6%提高到约25%;波导管的间隙每缩小2 mm,腔内净增益提高7％~15％;场强每提高0.02 T,腔内净增益可增加5%~10%。     

高功率双包层光纤激光器受激拉曼散射和热效应的理论研究

 受激拉曼散射和热效应会限制光纤激光器功率的提高。利用高功率光纤激光器的速率方程和热传导方程,理论研究了双端泵浦和分布泵浦下双包层光纤激光器的受激拉曼散射和热效应,得到了光纤中的泵浦光、激光和斯托克斯光的功率分布,光纤激光器的输出特性以及光纤中的温度分布。分析表明,当泵浦功率增大到一定值时,光纤激光器中出现SRS,一部分激光功率会转移给斯托克斯光,影响激光功率进一步提高;与双端泵浦方式相比,分布泵浦下光纤激光器的斜率效率和最大输出功率相差不大,但是,光纤中的温度分布被有效地降低,因此,分布泵浦方式更为有效。     

短脉冲激光加热模型的遴选原则

 利用推导出的1维半空间光致热弹性应力响应的精确解,对激光与材料相互作用的加热模型的选取进行了研究。理论分析和计算结果表明：常用的表面加热模型只有在热穿透深度远大于光吸收长度时有效,若将其应用于超短脉冲激光（ps以下量级）加热的情况,可能会导致较大的误差;皮秒和飞秒激光辐照的热效应须用体加热模型计算。     

熔石英介质中强紫外激光自聚焦效应研究

 针对脉冲宽度约1 ns、波长为351 nm的三倍频紫外激光,定量分析了熔石英介质中的自聚焦长度、峰值光强与强紫外激光光束质量及环境条件等因素的关系,研究了产生紫外光非线性自聚焦效应的阈值条件。研究结果表明：在强紫外激光光束质量一定的前提下,可将B积分值定义为自聚焦的阈值条件;入射强紫外激光光束质量越差,在熔石英介质中产生自聚焦的阈值条件越低;即使对于空间分布均匀的理想光束,当空气中存在灰尘时,经过一段距离的传输后,在熔石英介质中将导致强紫外激光自聚焦效应的产生,且灰尘尺寸较大时的自聚焦效应较明显,自聚焦的阈值条件也相对较低。     

线聚焦——实现实用X射线激光饱和输出的关键技术

自从X射线激光问世以来,在产生机制从准稳态到瞬态,抽运方式从横向抽运到纵向抽运,再到全新的掠入射抽运方式的过程中,大增益的饱和输出一直是研究的根本目标.线聚焦问题是实现辐照均匀化进而达到饱和输出的关键.伴随着抽运方式的发展,先后出现了一系列对应的线聚焦器件,取得了不错的线聚焦效果.文章对X射线激光发展历史上出现的主要线聚焦器件进行了总结.     

激光二极管反馈干涉的实验观测

利用LabView软件虚拟示波器和信号源,观测了激光二极管反馈干涉实验现象．实验证明反馈回激光二极管的光的入射方向和入射光强以及信号处理电路的带宽,对反馈干涉信号有很大的影响．