LD泵浦高功率高斜效率Nd:YVO4声光调Q激光器

报道了采用激光二极管(LD)端面泵浦Nd:YVO4双端键合晶体高平均功率高斜效率1 064 nm声光调Q激光器。通过对大功率泵浦情况下激光晶体热透镜效应进行分析和估算,优化了模式匹配及热稳腔结构参数,实现了稳定的高功率高斜效率准连续脉冲激光输出。在泵浦功率46.8 W、最高重复频率50 kHz下,获得最大平均输出功率17.6 W,光-光转换效率为37.6%,斜效率达70.1%,脉冲宽度51.3 ns;在最低重复频率10 kHz下,获得最大单脉冲能量0.91 mJ,峰值功率为46.2 kW,脉冲宽度为19.8 ns。     

微针肋槽道内去离子水换热特性

设计了槽肋比为1:2和2:1的矩形大长宽比微针肋散热器,并实验研究了去离子水在其内的流动换热性能。结果表明：当进口温度为40 ℃、微针肋槽道在雷诺数小于650、最高壁面温度低于77 ℃时,单位面积散热量可达21.32 W/cm²。当雷诺数一定时,同一个槽道壁面温度沿着流动方向不断增加、同一个位置壁面温度随着加热功率的增加而增大,局部努谢尔数沿着流动方向先减小后逐渐增加并趋于定值。当针肋流动换热长度较长时,其入口效应可以忽略,槽道平均努谢尔数随着雷诺数的增大而增大,与加热功率无关;为了更好地表达微针肋槽道内的换热特性,考虑了槽肋比、流动雷诺数等影响,拟合了去离子水在微针肋槽道内的对流换热关系式。     

非对称波导结构提高980 nm激光二极管电光效率的机理研究

采用高电流注入条件下的载流子扩散方程和复折射率波导模型情况下的亥姆霍兹方程,对980 nm高功率激光二极管外延材料的非对称和对称波导结构的光吸收损耗进行了理论计算。采用低压金属有机化学气相外延技术制备了两种波导结构的外延材料,并制作了激光器件,进行了光电特性测试和对比分析。理论计算和实验结果表明：与对称波导结构相比,非对称波导结构外延材料并未减小光吸收损耗,而是减小了串联电阻,因而降低了器件的焦耳热损耗,从而提高器件的电光效率。     

微型化LD泵浦Er3+,Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器

报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940 nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14 mJ,重复频率10 Hz,泵浦脉宽5 ms时,获得了单脉冲能量480 J,脉宽5 ns,峰值功率大于20 kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。     

Photochemical Degradation of the UV Filter Octyl Methoxy Cinnamate Probed via Laser-Interfaced Mass Spectrometry

Octyl methoxycinnamate (OMC) is a common UVA and UVB filter molecule that is widely used in commercial sunscreens. Here, we used gas-phase laser photodissociation spectroscopy to characterise the intrinsic photostability and photodegradation products of OMC by studying the system in its protonated form, i.e., [OMC·H]⁺. The major photofragments observed were m/z 179, 161, and 133, corresponding to fragmentation on either side of the ether oxygen of the ester group (m/z 179 and 161) or the C–C bond adjacent to the ester carbonyl group. Additional measurements were obtained using higher-energy collisional dissociation mass spectrometry (HCD-MS) to identify fragments that resulted from the breakdown of the vibrationally hot electronic ground state. We found that the m/z 179 and 161 ions were the main fragments produced by this route. Notably, the m/z 133 ion was not observed through HCD-MS, revealing that this product ion is only produced through a photochemical route. Our results demonstrate that UV photoexcitation of OMC is able to access a dissociative excited-state surface that uniquely leads to the rupture of the C–C bond adjacent to the key ester carbonyl group.     

水冷10 Hz Yb:YAG激光放大器热管理

为了控制重频放大器的热致波前畸变,设计并加工了均匀冷却的背面水冷激活镜激光放大器,对放大器的热畸变特性开展了实验研究,实验发现在泵浦功率密度较高即重复频率达到10 Hz,平均功率密度达到200 W/cm2时,放大器的热畸变既影响远场分布又对近场产生显著的调制。近场的调制会给放大器带来较大的损伤风险。为了消除热畸变对近场的调制,首先对泵浦强度分布进行了匀化,然后对介质进行了边缘热平衡控制,消除了热畸变引起的近场调制。通过对上述因素的控制,采用水冷激活镜构型的四程放大器实现了在10 Hz频率下良好运行。在没有进行主动补偿的情况下,实现了远场焦斑优于5倍衍射极限的输出。     

强激光实验室天体物理介绍

实验室天体物理是交叉于高能量密度等离子体物理学与天体物理学之间的一个新的学科生长点。利用强激光装置可以在实验室创造与某些天体或天体周围相似的极端物理环境,这样的实验条件前所未有,且与天体物理中诸多重要的物理现象直接对应。通过近距、主动、参数可控的研究,实验室天体物理有助于解决目前天体物理和等离子体物理中的一些关键的、共性的问题,并有望取得突破性成果。针对近年来国内外在该领域取得的最新研究进展进行介绍,并就将来可能开展的研究方向进行展望。     

多束超高斯激光相干合成的数值模拟

 建立了超高斯光束的相干叠加的数学模型,对比了光束间距为1 cm、超高斯阶数为12条件下25束高斯光束相干叠加与非相干叠加时的光强分布,发现相干合成的峰值光强为非相干叠加的峰值光强的近10倍,且光束质量也得到大大提高,有利于提高能量的利用率。分析了多种条件下相干合成的光强分布特性,结果表明：随机相位差小于十分之一波长时,相位差的变化对相干合成效果影响不大;当超高斯阶数大于10时对相干合成的峰值光强影响较小;随着相干发射阵列光束间距的增大,相干合成光强迅速减小,光束质量变差。得到了传输距离分别为10 m,100 m,1 km和5 km下的光强分布,表明合成的峰值光强随着传输距离的增加而由小变大,最后随着传输距离的进一步增大而衰减。最后得到了不同传输距离处的环围功率比。     

基于激光阵列的多通道微梁生化传感系统

针对单微悬臂梁生化检测系统中存在的温度漂移、溶液折射率变化等环境噪声影响和不能多目标检测等问题,设计制作了一种基于垂直腔面射型激光器阵列(VCSELs)的新型微悬臂梁阵列生化传感系统。利用双透镜组光路汇聚激光器阵列发出的激光束,依次照射到微悬臂梁阵列尖端进行精确定位扫描,实现了5根微悬臂梁变形信号的同步检测。该系统具有灵敏度高、一致性好、检测快速等优点。通过升降温动态实验测试,验证了该系统的稳定可靠性。上述结果为微悬臂梁阵列式生化传感技术的开展提供了一种新的方法和平台。     

同步双脉冲激光致声研究

利用高速摄像机拍摄了同步双脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡的运动过程。分析了该条件下产生的四种典型激光声信号特性,初步计算了光声能量转换效率。研究结果表明：通过调节脉冲激光的能量差,可以控制激光声信号峰值间隔,提高激光声信号脉宽;两空泡之间无量纲距离为1.5时,溃灭过程中出现融合现象,融合过程中空泡热力学能转化为机械能,融合后形成的单个空泡能量变大,其溃灭产生的激光声信号主频降低;同步双脉冲激光聚焦击穿情况下的光声能量转换效率为6%~10%。