作者单位
摘要
1 成都精密光学工程研究中心,成都 610041
2 中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室,北京 100095
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
实验研究了激光脉冲宽度和脉冲个数对镍基高温合金材料去除阈值的影响,分别在290 fs,1 ps和7 ps脉宽的激光下,使用1,10,50,100,300,500和1000个不同能量的激光脉冲辐照高温合金样品表面。实验结果表明,烧蚀坑尺寸会随脉冲数的增加而增加,而脉冲宽度的增加会加大脉冲个数对烧蚀坑直径的影响。通过烧蚀坑直径的平方值与激光脉冲能量之间存在的对数关系,得到了不同脉冲宽度下镍基高温合金的多脉冲材料阈值。3种不同脉宽下的高温合金多脉冲去除阈值都存在显著的累积效应。根据去除阈值计算得到290 fs,1 ps和7 ps脉宽下的累积效应系数分别为0.88,0.86和0.78。
超快激光 高温合金 多脉冲烧蚀 去除阈值 累积效应 ultrafast laser superalloy multi-pulses irradiation ablation threshold incubation effects 
强激光与粒子束
2022, 34(4): 041005
Author Affiliations
Abstract
1 CREOL, The College of Optics & Photonics, University of Central Florida, Orlando, Florida 32816-2700, USA
2 Bell Laboratories, Alcatel-Lucent, Holmdel, New Jersey 07733, USA
Non-mode-selective (NMS) multiplexers (muxes) are highly desirable for coherent power combining to produce a high-power beam with a shaped profile (wavefront synthesis) from discrete, phase-locked emitters. We propose a design for a multi-plane light conversion (MPLC)-based NMS mux, which requires only a few phase masks for coherently combining hundreds of discrete input beams into an output beam consisting of hundreds of Hermite–Gaussian (HG) modes. The combination of HG modes as a base can further construct a beam with arbitrary wavefront. The low number of phase masks is attributed to the identical zero-crossing structure of the Hadamard-coded input arrays and of the output HG modes, enabling the practicality of such devices. An NMS mux supporting 256 HG modes is designed using only seven phase masks, and achieves an insertion loss of -1.6 dB, mode-dependent loss of 4.7 dB, and average total mode crosstalk of -4.4 dB. Additionally, this design, featuring equal power for all input beams, enables phase-only control in coherent power combining, resulting in significant simplifications and fast convergence compared with phase-and-amplitude control.
Photonics Research
2021, 9(2): 02000088
Author Affiliations
Abstract
1 CREOL, The College of Optics & Photonics, University of Central Florida, Orlando, Florida 32816-2700, USA
2 Changchun University of Science and Technology, Changchun 130012, China
3 e-mail: li@ucf.edu
We propose a mode demultiplexing hybrid (MDH) that integrates mode demultiplexing, local oscillator power splitting, and optical 90-deg mixing using multi-plane light conversion (MPLC). We demonstrate the realization of a three-mode MDH using four phase plates, one more than what is required for an MPLC-based mode demultiplexer, via numerical simulations. The performance of the three-mode MDH is comparable to that of commercial single-mode 90-deg hybrids. This multiple-functionality device enables simplification of the coherent optical front end of mode-division multiplexing receivers.
Photonics Research
2019, 7(8): 08000917
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了提高磁流变加工连续位相板边缘加工质量, 实现元件全口径抛光, 必须对元件原始误差面形进行边缘延拓, 针对现有边缘延拓算法的不足, 提出了采用改进的二维Gerchberg带宽受限延拓算法实现连续位相板元件面形频域匹配的边缘延拓。该方法首先采用复调制频谱放大技术Zoom FFT对元件原始误差面形进行频谱分析, 计算其高低截止频率; 然后采用改进后的二维Gerchberg带宽受限延拓算法进行迭代计算, 在原始面形外围延拓出与原始面形同频的高精度延拓结构面形。采用尺寸为100 mm×100 mm具有复杂频谱结构的连续位相板元件进行边缘延拓和磁流变加工实验, 实验结果表明: 采用改进的Gerchberg边缘延拓技术延拓的面形边缘更加规整, 边缘效应影响半径由5 mm减小到2 mm, 面形残余误差 RMS从19.3 nm减小到了9.7 nm。这说明该边缘延拓技术可以明显提高连续位相板面形的边缘加工质量和整体收敛精度。
磁流变加工 边缘延拓 Gerchberg延拓算法 ZoomFFT算法 连续位相板 magnetorheological finishing edge extrapolation Gerchberg extrapolation algorithm ZoomFFT algorithm CPP 
红外与激光工程
2019, 48(4): 0442001
Author Affiliations
Abstract
1 Center of Ultra-precision Optoelectronic Instrument, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
2 Key Laboratory of In-Fiber Integrated Optics, Ministry of Education, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
3 VI Service Network Co., Ltd., Shanghai 201203, China
The spectral purity of fiber lasers has become a critical issue in both optical sensing and communication fields. As a result of ultra-narrow intrinsic linewidth, stimulated thermal Rayleigh scattering (STRS) has presented special potential to compress the linewidth of fiber lasers. To suppress stimulated Brillouin scattering (SBS), the most dominant disturbance for STRS in optical fibers, a semi-quantitative estimation has been established to illuminate the mechanism of suppressing SBS in a periodic tapered fiber, and it agrees with experimental results. Finally, a linewidth compression device based on STRS is integrated into a single-longitudinal-mode ring-cavity fiber laser with secondary cavities, and its linewidth is verified to be 200 Hz through a self-heterodyne detecting and Voigt fitting method.
Nonlinear optics Stimulated scattering, modulation, etc. Lasers 
Photonics Research
2017, 5(3): 03000233
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
最小空间周期是连续位相板(CPP)设计和加工过程中的重要特征参数。根据惯性约束聚变大型激光驱动装置的需求,建立不同空间周期的CPP设计与分析方法,研究了不同最小空间周期对磁流变加工和焦斑性能的影响。结果表明,磁流变加工的去除函数尺寸直接与CPP的最小空间周期成线性关系,而加工去除量与最小空间周期的平方根成线性关系,最小周期越大,加工越容易,但加工量越大;焦斑整形性能受最小空间周期的影响小,能量集中度差异小于0.2%,但焦斑顶部均匀性随着最小空间周期变小而变好,5 mm 最小周期CPP的焦斑顶部不均匀比15 mm 的CPP小3.5%。因此,设计时应尽量减小最小空间周期,但选取的最小空间周期不能大于加工设备的约束条件。
光学器件 连续相位板 焦斑 最小空间周期 光束匀滑 惯性约束聚变 
中国激光
2015, 42(9): 0908001
作者单位
摘要
成都精密光学工程研究中心, 成都 610041
对采用磁流变抛光(MRF)工艺加工的大口径连续相位板(CPP)的波前及其光强控制特性进行了分析,对由不同的加工参数(走刀间距和走刀偏置)所加工的三组CPP进行了比较,并分析了MRF加工所引入的中频误差对CPP波前和光强特性的影响。结果表明,走刀间距为2 mm、对应走刀偏置范围为0.1~0.3 mm时所加工CPP的波前及其光强控制能力较差,远场有一定程度的旁瓣产生;走刀间距为2 mm、偏置范围为0.4~0.5 mm时所加工CPP和走刀间距为1 mm、偏置范围为0.1~0.3 mm时所加工CPP相比较,迭代加工效率提高,CPP波前中频误差得到一定的改善。进一步分析表明MRF所引入的中频误差对CPP波前梯度及旁瓣影响较大。
连续位相板 磁流变 中频误差 焦斑 continuous phase plate magnetorheological finishing mid-frequency error focal spot 
强激光与粒子束
2014, 26(9): 092012
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了提高惯性约束聚变(ICF)激光装置中连续相位板(CPP)的焦斑性能,建立了波前畸变下连续相位板焦斑的理论计算和分析模型,并根据CPP使用条件搭建了三倍频大口径CPP远场离线测试系统。对加工330 mm×330 mm 口径的CPP和波前畸变元件进行了理论计算和离线测试实验的对比研究。理论计算和实测的焦斑形貌、参数数值均非常一致,验证了计算模型的正确性和实验系统的可靠性。理论和实验结果一致表明,波前畸变对CPP焦斑性能的影响非常严重,当弥散斑为0.5倍CPP焦斑时,畸变量已对CPP焦斑形貌产生了很大影响,能量利用率下降值大于4%,焦斑半径增大超过20 μm,陡边阶数下降1.3阶,不均匀性均方根(RMS)值下降6%,旁瓣份额增长超过0.5%。
光学器件 连续相位板 焦斑 波前畸变 光束匀滑 惯性约束聚变 
光学学报
2014, 34(3): 0314001
作者单位
摘要
成都精密光学工程研究中心, 成都 610041
为了准确测试和评价大口径连续相位板(CPP)元件的远场光强性能,根据激光装置需求建立了351 nm波长下大口径CPP远场光强离线测试系统,开展了330 mm × 330 mm口径CPP元件测试实验,并与标量衍射计算结果进行对比,分析了系统的测试重复性和测试精度。实测系统远场弥散斑大小为2.9倍衍射极限,可测试最大口径为圆形600 mm和方形430 mm × 430 mm。测试系统在焦点±2 mm范围内的能量集中度测试重复性优于0.2 %。计算和实验焦斑形貌及分布吻合,实测能量集中度比计算结果小0.85%、焦斑半径大13 μm左右,差异由实测系统的时间匀滑作用引起,可通过缩短曝光时间和减小系统像差等措施进一步提高测试精度。
光学设计与制造 连续相位板 改进G-S算法 离线测试 光束匀滑 惯性约束聚变 optical design and fabrication continuous phase plate modified G-S algorithm off-line measurement beam smoothing inertial confinement fusion 
强激光与粒子束
2013, 25(12): 3343
作者单位
摘要
成都精密光学工程研究中心, 610041
在惯性约束聚变(ICF)研究过程中,焦面上聚焦光斑形态要求极为苛刻。基于离线测试平台,从实验上研究了各种应用误差对连续相位板(CPP)远场焦斑能量集中度的影响。得出光束旋转误差、口径误差、平移误差和倾斜误差在可控范围内CPP远场焦斑能量集中度均高于95%,其波动范围小于0.5%,CPP的容忍度较强。而实验畸变波前属于空间频率小于0.02 mm-1的低频波前,严重影响了CPP的整形能力,波前畸变是影响能量集中度高于90%的主要因素。
连续相位板 误差分析 能量集中度 continuous phase plates error analysis energy circled fraction 
强激光与粒子束
2013, 25(12): 3297

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