时域与空域结合实现光束匀滑的光谱优化分析

为改善焦斑的均匀性以应用于惯性约束聚变(ICF)的实验,从焦斑形态的控制出发,在随机相位板(RPP)和连续相位板(CPP)做空域整形下,用同样带宽和最大谱色散角,模拟了不同光谱形状的匀滑效果,通过焦斑强度的功率谱密度(PSD)和平顶的均方根(RMS)对获得的焦斑进行评价.结果表明,改善光谱形状可以提高匀滑效率,优化光谱相对主流的正弦调频光谱对匀滑效果的均方根值可提高43.7%.同时,设计相位板时考虑焦斑上不同空间频率的权重,有利于匀滑.     

激光二极管侧面抽运声光调Q Nd:YAG/KTA1.57 μm人眼安全光参量振荡激光器

利用激光二极管(LD)阵列侧面抽运声光(AO)调Q的Nd:YAG激光器作为抽运源,研究了在不同声光重复频率和输出镜透过率的情况下,内腔式KTA-光参量振荡器(OPO)的输出特性.通过对单谐振光参量振荡器阈值公式的讨论,采用平凹腔的结构以及较短的腔长,降低了光参量振荡器的振荡阈值.当声光重复频率为4 kHz,输出镜透过率为30%,抽运电流为14.5 A时,光参量振荡器的1570 nm激光输出脉冲峰值功率达到5.6×104 W,脉冲宽度为2.5 ns,实验中最大平均输出功率为560.3 mW.结果表明,具有良好热性能的非线性晶体KTA是制造小型、轻便光参量振荡激光器的理想材料.     

利用晶体拼接实现大口径会聚光束三倍频

惯性约束聚变激光驱动器中,熔石英透镜的紫外激光损伤问题一直是限制其负载能力提升的重要因素。对此提出了一种新的大口径光束三倍频构型方案,将三倍频晶体置于聚焦透镜之后,在基频光和倍频光的会聚过程中实现和频。大口径会聚光束的入射角度达36.35 mrad,为满足相位匹配条件,三倍频晶体采用相位匹配接受角度更大、损伤阈值更高的LBO晶体。理论分析表明,3块切割角度不同的LBO晶体拼接即可满足会聚光束相位匹配容忍角的要求。原理性实验也验证了该方案的可行性。该构型不仅能规避熔石英透镜的紫外激光辐照,提升激光驱动器的负载能力,而且能突破LBO晶体的口径受限问题。     

Theory of noise in a kilo-Hz cascaded high-energy Yb-doped nanosecond pulsed fiber amplifier

A theoretical analysis of noise in a high-power cascaded fiber amplifier is presented. Unlike the noise theory in low power communication, the noise of a high power system is redefined as the leaked output energy between pulses with coherent beat noise uncounted. This definition is more appropriate for high power usage in which the pulse energy receives more attention than the pulse shape integrity. Then the low power pre-amplifying stages are considered as linear amplification and analyzed by linear theory. In the high-power amplification stages, the inversion is assumed to recover linearly in the time interval between pulses. The time shape of the output pulse is different from that of the input signal because of different gains at the front and back ends of the pulse. Then, a criterion is provided to distinguish the nonlinear and linear amplifications based on the signal-to-noise ratio （SNR） analysis. Then, an experiment that shows that the output SNR actually drops off in nonlinear amplification is performed. The change in the noise factor can be well evaluated by pulse shape distortion.     

激光诱导光纤损伤可持续利用技术

研究了光纤损伤对光纤传能特性的影响.由小到大注入激光能量时,光纤端面偶尔会产生微弱火花并出现微小坑状损伤,但并不影响光纤的注入耦合效率.当光纤端面发生等离子闪光后出现了比较严重的灾难性损伤,光纤输出端激光能量明显下降.光纤端面损伤降低了激光注入耦合效率,从而导致光纤传输效率下降.建立光纤端面损伤理论模型,由于光纤端面损伤引起的注入激光能量损失与损伤面积的对应关系,当注入激光光斑能量为高斯分布时,注入激光能量损失率与损伤面积成负指数关系.实验结果还表明光纤端面损伤存在增长效应.通过实验研究和理论分析证明了提出的光纤损伤后仍可持续利用设想的可行性,它为高功率光纤传输系统设计,特别是单脉冲激光点火或起爆系统的设计提供了新的思路.     

温度补偿角度相位失配355nm紫外激光器

为研制高稳定、高转换效率的实用化小型紫外激 光器,采用LD端面泵浦Nd:YVO₄激光晶体,Ⅰ类角 度相位匹配LiB₃O₅(LBO)晶体进行腔内倍频,Ⅱ类角度相位匹配LBO晶体进行腔内 和频,基于比例微分积分(PID,proportion integration differentiation)补偿方式的数字温控模块精确温度 调节,补偿非线性晶体角度 相位匹配误差,研制了一台输出波长为355nm的小型紫外激光器。研 制的激光器在重复频率为15kHz、LD泵 浦功率为13.33W时,355nm激光平均输出功 率为1.24W,LD输出波长为804nm,不在Nd:Y VO₄晶体吸 收峰(808nm),但LD泵浦光到紫外激光的转换效率仍达到9. 3%;激光器的输出脉冲宽度为9.8ns,光束质量因子M²_x和M²_y分别为1.8和 1.7,2h内输出功率不稳定度为0.45%。通过调节温度补偿非 线性晶体角度相位失配,为实现高稳定、高转换效率的实用化紫外激光器提供了技术参考。     

KTA和KTP晶体参量激光特性研究

讨论了激光二极管阵列(LDA)侧面泵浦声光调Q Nd:YAG内腔式光学参量振荡器(OPO)的阈值特性;在相同的实验条件下,对比分析了KTA和KTP晶体参量激光输出特性.当声光重复频率为4kHz,输出镜透过率为30%,泵浦电流为14.5A时,波长为1.57μm,KTA晶体参量激光平均输出功率最大为613.4mW,脉冲宽度约2.5ns,峰值功率超过61kW.     

高功率固体激光装置光学元件“缺陷”分布的功率谱密度方法及等效求法

提出采用功率谱密度（PSD）的方法来描述光学元件的“缺陷”分布状况.以数目巨大的微米量级振幅调制型缺陷为例,基于统计思想,得到了光学元件“缺陷”分布等效PSD的求法,并验证了等效求法的合理性. 关键词： 功率谱密度 统计分析 等效求法 “缺陷”     

线性啁啾脉冲频域-时域相移转换的模拟研究

在超快激光与物质相互作用的实验中, 实现单束实时的频谱干涉测量对提高测量精度很重要。基于频谱干涉原理和线性啁啾脉冲瞬时频率与时间的线性关系对啁啾脉冲频域相移直接映射为瞬态时域相移的原理进行了理论研究; 推导出这种频域-时域相移映射模式成立的限制条件。对相移直接映射过程进行了数值模拟和分析, 结果显示, 该方法可以得到具有瞬态特性的时域相移, 具有单束测量的能力; 在微扰和带宽一定的条件下, 增加探测脉冲的啁啾量, 可以减小频域-时域相移映射过程中产生的误差。     

线性啁啾脉冲频谱干涉特性的模拟研究

为了研究宽带脉冲因受外界瞬态扰动而引起的相移随频谱变化的规律,利用啁啾脉冲与扰动在频域上的卷积特性,采取将频谱干涉技术和线性啁啾脉冲相结合,当两束线性啁啾脉冲在频率域相遇时,相同的频谱成分产生干涉,从其干涉图中得到随脉冲频谱变化的相对相移。根据傅里叶变换的频谱干涉技术,对从两束线性啁啾脉冲的频谱干涉图中提取相移进行了数值模拟。结果表明,对假设具有不同类型的相移进行重构,还原出随频谱变化的相位扰动。这一结果对超快光学中的瞬态测量是有帮助的。