长春理工大学 物理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室,吉林 长春 130022
提出了一种基于1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN的3.83 μm中红外光学参量振荡器。基于单谐振光学参量振荡器的阈值理论和线宽压窄前后的光束能量集中性理论,分析了不同泵浦光束聚焦深度下,谐振腔内光束分布情况以及线宽调制前后能量的不同集中程度对阈值和光-光转换效率所产生的影响。通过采用单个光纤布拉格光栅的方式压窄了泵浦光线宽,对比分析了在不同占空比下,泵浦光线宽压窄前后对中红外光学参量振荡器输出特性的影响。当泵浦功率为18 W,脉冲激光占空比为0.2%,脉宽为100 ns,泵浦光线宽为2.5 nm时,MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得功率为1.42 W的3.83 μm激光输出,光-光转换效率为7.9%。将线宽压窄到0.1 nm后,脉宽为2 ns,MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得最高功率为1.98 W的3.83 μm激光输出,光-光转换效率为11%,光束质量M2=1.89;同时相比于线宽压窄前激光输出效率提高了39.2%。
光学参量振荡器 窄线宽 光纤激光器 中红外 占空比 optical parametric oscillatoin narrow linewidth fiber laser mid-infrared duty cycle 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210898
Author Affiliations
Abstract
Jilin Key Laboratory of Solid-State Laser Technology and Application, , Changchun 130022, China
A continuous-wave (CW) -polarized 1084 nm laser based on under 888 nm thermally boosted pumping is reported. According to the absorption spectrum and energy level structure of , the 888 nm laser diode (LD) is used for thermally boosted pumping. This pumping method eliminates the quantum defect caused by the nonradiative transition in under the traditional 813 nm pumping and effectively improves the serious thermal effect of the crystal. The unmatched polarized 1093 nm laser is completely suppressed, and the -polarized laser output of 1084 nm in the whole pump range is realized by the 888 nm thermally boosted pumping. In the present work, we achieved the CW -polarized 1084 nm laser with a maximum output power of 7.53 W and a slope efficiency of about 46.1%.
continuous-wave laser π-polarization Nd:MgO:LiNbO3 thermally boosted pumping Chinese Optics Letters
2022, 20(12): 121401
长春理工大学 吉林省固体激光技术与应用重点实验室,吉林 长春 130022
为了研究毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英的温度场和应力场特征,基于热传导理论和弹塑性力学理论建立了二维轴对称几何模型,利用有限元分析软件对毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英的过程进行了数值分析,得到了熔石英表面及内部的瞬态温度场和应力场的时空分布与变化规律。结果表明:组合脉冲激光中,毫秒激光脉宽为1 ms、能量为120 J,纳秒激光脉宽为10 ns、能量为80 mJ,Δt=1.0 ms条件下毫秒-纳秒组合脉冲激光辐照熔石英出现温度最佳延时。观察总能量相同的组合脉冲激光与毫秒脉冲激光致熔石英的热损伤结果,得到最佳能量配比。研究结果表明,组合脉冲激光中,毫秒脉冲激光对熔石英产生热效应,纳秒脉冲激光对熔石英产生应力效应。
组合激光 数值分析 激光损伤 熔石英 combined laser numerical analysis laser damage fused quartz 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20200415
长春理工大学 理学院 物理系, 长春 130022
为了研究高功率激光致碳纤维/环氧树脂复合材料的热损伤规律, 采用COMSOL软件对多层结构的碳纤维/环氧树脂复合材料的热应力进行模拟计算, 取得了不同功率密度激光辐照复合材料的瞬态温度场与应力场的时空分布及变化规律。测量得到不同功率密度的激光作用碳纤维/环氧树脂后的损伤面积和损伤形貌, 与数值模拟结果的趋势吻合。结果表明, 靶材表面辐照中心点温度在872K时出现温度平台, 即相变潜热期与逆相变潜热期, 并随着激光功率密度变化; 激光辐照靶材对上表面碳纤维产生了极大的轴向压应力, 功率密度为293W/cm2时, 压应力差值约为1.87MPa; 功率密度为3453W/cm2时,压应力差值约为1.42MPa。这一结果对高功率激光致碳纤维/环氧树脂复合材料的热损伤研究提供了理论基础。
激光技术 热应力 数值模拟 复合材料 损伤特性 laser technique thermal stress numerical simulation composite material damage characteristics
红外与激光工程
2021, 50(4): 20200455
Author Affiliations
Abstract
1 Jilin Key Laboratory of Solid Laser Technology and Application, School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 Institute for Advanced Interdisciplinary Research, University of Jinan, Jinan 250022, China
We examined a 1514 nm eye-safe passively Q-switched self-optical parametric oscillator. The nonlinear crystal is an a-cut Nd:MgO:PPLN crystal, and the size of the crystal was 6 mm × 2 mm × 30 mm with 0.4 at.% Nd3+ doped and a grating period of 29.8 μm. When the crystal absorbed 12.8 W, the output maximum single-pulse energy reached 39 μJ, and a pulse width of 6.1 ns at a repetition rate of 5.4 kHz was obtained. The peak power was 6 kW, giving a slope efficiency of 42%.
140.3540 Lasers, Q-switched 190.4970 Parametric oscillators and amplifiers 140.3480 Lasers, diode-pumped 140.3460 Lasers Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 111404
为了研究碳纤维环氧树脂在不同脉宽激光辐照下的损伤形貌, 采用全自动变焦测量技术进行了实验验证, 测量了碳纤维环氧树脂在毫秒/纳秒脉冲激光辐照下, 损伤面积、损伤深度以及损伤形貌随激光能量密度的变化。结果表明, 在毫秒脉冲激光作用下, 材料损伤区域中心会产生一定的温度积累, 损伤区域有一定的热效应, 出现熔融、热解等现象, 当激光能量密度为20.5J/cm2时, 材料的损伤深度达到了47.3μm, 材料表面析出的碳化物的高度为157.1μm, 损伤深度以及表面碳化物的高度都随着能量密度的增大而增大; 在纳秒激光作用下, 光斑周围有明显的热反应区域, 当能量密度大于47.3J/cm2时, 表面的热反应区尤为明显, 损伤面积随激光能量密度的增大明显增大, 由于作用时间较短, 损伤主要为表层损伤; 树脂热解的气体向外膨胀, 导致纤维结构断裂。研究结果为激光对碳纤维环氧树脂的损伤效果提供了实验依据。
激光物理 损伤形貌 自动变焦 碳纤维环氧树脂 损伤机理 laser physics damage morphology auto zoom carbon fiber epoxy resin damage mechanism
1 长春理工大学 理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春高新技术产业开发区管委会, 吉林 长春 130012
报道了一种由波长锁定878.6 nm LD双端抽运Nd:YVO4声光调Q激光器, 重复频率在500 kHz时具有稳定的1 064 nm脉冲激光输出。在重频为100 kHz, 晶体吸收功率58 W时, 获得18.2 W的1 064 nm激光输出, 光-光转换效率为31.3%, 脉宽为15.2 ns; 在重频为500 kHz、晶体吸收功率58 W时, 获得26.1 W的1 064 nm激光输出, 光-光转换效率为45%, 脉宽为44.2 ns, 重频在100~500 kHz下具有稳定的脉冲输出, 光束质量较传统模式下有明显提高, 并且转换效率也有提升。实验表明: 利用波长锁定878.6 nm激光二极管直接泵浦的方式, 有利于降低晶体热效应、提高光束质量, 提高光-光转换效率, 获得窄脉宽的脉冲激光输出,并且在一定的温度变化范围内具有极好的温度稳定性。
波长锁定878.6 nm双端泵浦 Nd:YVO4晶体 低热效应 dual-end pumped wave-locked 878.6 nm Nd:YVO4 crystal low thermal effect 500 kHz 500 kHz 红外与激光工程
2018, 47(6): 0606001
长春理工大学理学院吉林省固体激光技术与应用重点实验室, 吉林 长春 130022
提出了一种短脉冲间隔、子脉冲峰值功率高的脉冲组输出电光调Q激光器。以激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG晶体,谐振腔单次储能,控制Q开关台阶式多次开启,将单次抽运能量分多次调Q输出,实现短脉冲间隔脉冲组激光输出,为高重复频率、高峰值功率激光器提供研究思路。实验结果表明,用一组半环形激光二极管模块作为工作物质Nd∶YAG的抽运源,铌酸锂(LN)晶体作为Q开关,激光二极管模块单次抽运工作物质储能,台阶式开启Q开关,激光器在1~20 Hz频率范围内能够稳定运行,得到子脉冲间隔最小为100 ns的脉冲组输出,子脉冲频率在1.1~10.0 MHz范围内可调,子脉冲能量大于23 mJ,能量波动小于10%,单个脉冲宽度小于37 ns,子脉冲峰值功率接近1 MW,光-光转换效率为22.5%。
激光器 电光开关 脉冲间隔可调 脉冲个数可调 台阶式开启
长春理工大学 理学院 光学系, 长春 130022
为了研究行间转移型彩色面阵CCD在毫秒脉冲激光辐照下的损伤效果, 采用实验研究的方法, 测量了不同能量密度的激光作用下, CCD表面中心点温度、受损区域面积、深度及CCD内部复位时钟信号和阻抗值的变化, 结合CCD输出图像中出现不可恢复的焦斑及黑白雪花现象, 对彩色面阵CCD在毫秒脉冲激光作用下的损伤效果进行了分析。结果表明,在毫秒脉冲激光的辐照作用下,行间转移型彩色面阵CCD内部结构会产生不同程度的烧蚀, 当能量密度达到23.49J/cm2时, 烧蚀深度直达基底层, 致使CCD内部信号传输通道断开, 漏电流增加, 最终造成CCD无信号输出, 完全损坏。该研究对CCD探测器在强激光作用下的损伤效果研究是有帮助的。
激光物理 形貌损伤 热应力 毫秒脉冲激光 laser physics morphological damage thermal stress CCD CCD millisecond pulsed laser