Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 Institute of Applied Electronics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 430079, China
3 Graduate School of China Academy of Engineering Physics, Beijing 100193, China
A high-power CW Yb:YAG slab laser amplifier with no adaptive optics correction has been experimentally established. At room temperature, the amplifier emits a power of 22 kW with an average beam quality (β) of less than 3 in 0.5 min. To our knowledge, this is the brightest slab laser without closed-loop adaptive optics demonstrated to date. In addition, an extracted power of 17 kW with an optical extraction efficiency of 33%, corresponding to a residual optical path difference of less than 0.5 µm, is achieved with the single Yb:YAG slab gain module. The slab gain module has the potential to be scalable to higher powers while maintaining good beam quality. This makes a high-power solid-state laser system simpler and more robust.
laser amplifier Yb:YAG slab laser surface quality pumping uniformity Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031402
强激光与粒子束
2023, 35(5): 054001
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 612900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川 绵阳 612900
3 中国工程物理研究院研究生院,北京 100088
设计了一种Nd∶YAG平面波导皮秒激光放大器。光纤激光器提供重复频率可调的皮秒种子源,Nd∶YAG平面波导激光放大器采用后端抽运方式,其抽运源工作模式为连续模式。当种子光的重复频率为24.46 MHz、脉宽为11.7 ps、注入功率为0.48 W时,输出功率为228 W,单脉冲能量为9.3 μJ,光-光转换效率达到20.2%,导波方向和非导波方向的光束质量(M2)分别为1.4和4.6。当种子光的重复频率降低至25 kHz时,输出平均功率为24.2 W,单脉冲能量提升至0.97 mJ,单脉冲能量放大倍率为4.9×104,表明放大系统具有较强的放大能力。根据理论计算,分析了进一步提高光-光转换效率和输出功率、抑制放大自发辐射(ASE)的方法。
激光器 皮秒激光 平面波导 高峰值功率
强激光与粒子束
2022, 34(4): 044003
红外与激光工程
2021, 50(8): 20200391
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 612900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
搭建了1030 nm波长的准连续长脉宽室温Yb∶YAG平面波导激光放大器,分析对比注入光强、抽运光强和抽运脉宽等因素对光-光转换效率的影响。采用主振荡功率放大结构,种子源为1030 nm连续保偏光纤激光器。放大器增益介质为一块Yb∶YAG平面波导,抽运源为两个准连续940 nm半导体激光阵列,抽运光经整形后分别从两个端面耦合进入平面波导。在双端抽运下,抽运重复频率为400 Hz和最大峰值功率为20.4 kW时获得了最大能量为4.65 J的激光放大输出,偏振度为97%,光-光转换效率为44.0%,与理论分析基本吻合。
激光器 激光放大器 1030 nm 平面波导 Yb∶YAG; 中国激光
2021, 48(16): 1601004
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621999
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川 绵阳 621999
3 中国工程物理研究院研究生院,北京 100088
计算了Yb∶YAG板条选通角并优化设计了放大链路构型。对比分析了反射式像传递系统优势并计算了像传递系统的球差,结果表明,反射式像传递系统可大幅减小系统球差,有利于提升放大激光光束质量。室温下搭建了基于单个Yb板条的三通主振荡器功率放大系统,通过采用反射式像传递放大链路设计,同时优化泵浦激光与种子激光的近场强度匹配,实现在无主动光学校正系统下,功率7.13 kW、光束质量优于2倍衍射极限的激光输出。
激光器 Yb∶YAG 板条激光放大器 光束质量 像传递系统 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1114007
1 西京学院信息工程学院,陕西西安 710123
2 空军工程大学防空反导学院,陕西西安 710046
为了有效地估算先进红外传感器对隐身飞机的作用距离,以 F-22与 F-35进行对抗性仿真为想定,计算了 F-22在长波和中波波段的红外辐射强度,拟合了典型条件下大气透过率的经验公式,推测了 F-35机载 IRST和 AIM-9X红外导引头的特征参数,利用逐步逼近法,计算了 F-35机载 IRST和 AIM-9X导弹导引头对 F-22的作用距离。计算结果表明,F-22具有较强的红外隐身能力,可使 F-35的 IRST对其迎头作用距离不大于 62 km,但是 F-22在近距作战中,仍将受到红外格斗弹的较大威胁。鉴于 F-22的红外辐射随红外传感器探测角度的变化而敏感性高的特点,建议飞机编队进行红外反隐身探测时,采用稀疏编队方式,以提高探测概率。
隐身飞机 作用距离 红外格斗弹 stealth aircraft, operating range, infrared search IRST F-22 F-35
1 西京学院信息工程学院,陕西西安 710123
2 空军工程大学防空反导学院,陕西西安 710046
3 空军工程大学研究生院,陕西西安 710046
为了对临近空间高超声速飞行器进行有效探测和预警,以 X-51A为例,计算火箭助推段、超燃发动机工作段和无动力滑翔段、飞行器蒙皮、喷管和尾焰的双波段红外辐射特性。红外辐射计算的关键在于温度和有效辐射面积的确定。根据修正 Lees驻点热流密度方法和辐射平衡时的辐射传热公式,计算出蒙皮的温度。用加力燃烧的涡喷发动机模型近似计算喷管的温度。把导弹尾焰温度分布场模型进行三段式简化,模拟出尾焰的红外辐射特性。仿真结果表明,在 X-51A的不同飞行阶段,从不同探测角度观察到的各辐射部位对总体红外辐射贡献率差异较大;速度对蒙皮的红外辐射影响较大,而喷管和尾焰的红外辐射与火箭和超燃冲压发动机的燃烧状态有关。分析指出,当高超声速飞行器飞行姿态发生变化,或者在不同的飞行阶段,更适合采用双波段进行探测。
红外辐射 高超声速飞行器 驻点热流 蒙皮 喷管 尾焰 infrared(IR) radiation, hypersonic vehicles, stagn
1 空军工程大学 防空反导学院, 陕西 西安 710046
2 西京学院 信息工程学院, 陕西 西安 710123
3 中国人民解放军93466部队, 北京 102600
为了有效地对临近空间高超声速飞行器进行探测预警, 计算了星载空间红外探测器的作用距离。全面考虑到目标、背景到探测器之间的大气透过率差异、路径辐射以及点目标成像的弥散效应的影响, 推导出新的作用距离模型, 同时指出模型中的参数仅是波长的函数, 与探测距离无关。基于空气动力学、发动机加力燃烧原理、羽焰温度流场简化模型, 计算X-51A蒙皮、喷管及尾焰的红外辐射强度; 综合自然环境的影响, 建立海面背景的红外辐射模型。仿真指出, 在动力段, X-51A的中波红外辐射强度和作用距离均高于长波波段, 并且随着飞行速度的增加, 中波和长波的辐射强度与作用距离都增大, 考虑了成像弥散效应的作用距离明显小于无弥散效应的作用距离。表明使用中波对X-51A的探测能力优于长波, 实际探测时弥散效应必须考虑。
红外探测 作用距离 探测方程 高超声速飞行器 海洋辐射 弥散效应 infrared detection operation range detection equation hypersonic flight vehicles sea radiation dispersion effect 红外与激光工程
2019, 48(7): 0704003