Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Chemical Lasers, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
In this work, SF6 as a Raman-active medium is investigated to generate a multispectral Raman laser by the combination of cascade stimulated Raman scattering (SRS) and four wave mixing. The Raman frequency comb from the 10th-order anti-Stokes to the 9th-order Stokes was generated, and its spectral range covered 377–846 nm. The photon conversion efficiency of 16.4% for the first Stokes was achieved, and the Raman gain coefficient at 1.5 MPa of SF6 under the 532 nm pump laser was calculated to be 0.83 cm/GW by the SRS threshold comparison with H2. Using helium as the carrier gas, the thermal effect of the SF6 Raman laser was improved dramatically under a repetition rate of 10 Hz.
multispectral Raman laser Raman frequency comb stimulated Raman scattering four wave mixing conversion efficiency Chinese Optics Letters
2020, 18(5): 051402
1 大连理工大学化工与环境生命学部, 辽宁 大连 116024
2 中国科学院大连化学物理研究所, 辽宁 大连 116023
激光介质的热效应会导致固体激光器在工作过程中产生像差, 造成激光光束质量下降, 严重影响了固体激光器的发展与应用。以一种固体激光器用微通道双面冷却系统为研究对象, 建立其三维物理模型, 采用流固耦合方法模拟冷却系统的流场、温度场及介质应力场, 并考察了流动雷诺数与Nd∶YAG晶体薄片内部热流量对薄片热变形的影响。结果表明, 冷却系统内流场对薄片温度场及应力场的影响不可忽略; 薄片的最大Von Mises等效应力出现在边缘位置, 且随着雷诺数的增大而减小; 薄片的热变形因流动状态的变化而存在不同的分布形式; 热流量只对薄片热变形的程度有影响, 热流量越大, 薄片的热变形越大。
激光器 数值模拟 流固耦合 热变形
1 大连理工大学 化工与环境生命学部, 辽宁 大连 116024
2 中国科学院 大连化学物理研究所, 辽宁 大连 116023
为满足固体激光器用微通道冷却器的换热要求,根据冷却器结构分别建立了二维和三维物理模型,利用计算流体力学方法首先对比研究两者的流动特性,然后考察雷诺数和玻片生热量对微通道流动和传热特性的影响。结果表明：对于类似大平板间的矩形微通道层流流动区域,其流动及传热特性可直接采用二维简化模型进行模拟分析; 对于重点关注的转捩区,采用三维模型模拟分析更好; 当雷诺数增大到转捩点,流体的传热效果得到明显增强; 随着雷诺数的增大,玻片生热量对通道内最低压力需求的影响逐渐减小; 不同玻片生热量对微通道流动影响不可忽略,对努赛尔数和通道总压降基本无影响。
微通道冷却 数值模拟 转捩 传热 热负荷 microchannel cooling numerical simulation transition heat transfer heat load 强激光与粒子束
2016, 28(2): 021002
中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
为了获得高效半导体抽运碱金属蒸气激光器，采用布儒斯特角结构的增益池，有效地提高了激光的单程透射率，p偏振的激光单程透射率达到97%。采用长度为1 cm 的增益池，其内填充碱金属铷蒸气作为增益介质和压强为79.99 kPa的甲烷作为缓冲气体。采用中心波长为780 nm，线宽为0.1 nm，功率为48 W 连续输出的半导体激光器作为抽运源。为了降低增益池内的热效应，采用斩波器将抽运光转化成脉冲形式输出，脉冲宽度为1.85 ms，重复频率为15 Hz，占空比2.77%。采用12 cm 的平凹谐振腔，利用输出耦合率分别为41%、58%、76%的输出镜进行了优化实验。在增益池温度为160 ℃时，采用输出耦合率为76%的输出镜，获得了峰值功率最高为16.8 W 的中心波长为795 nm 的铷激光输出，光-光转换效率为35%，斜率效率为44.2%。
激光器 碱金属蒸气 半导体抽运 铷激光
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 Key Laboratory of Chemical Lasers, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Science, Dalian 116023, China
Pulsed collimated blue light at 420.3 nm is generated in hot Rb vapor by upconverting the 778.10 nm pumping beam through four wave mixing process. The energy conversion efficiency exceeds 1% when a 45 cm-long, 170°C heated Rb cell is used. The influence of cell temperature, wavelength, and energy of a pumping laser are fully examined. The efficiency of the photon conversion is found to be more sensitive to the blue detuning of the pump light and less sensitive to the red detuning of the pump light. This phenomenon can be explained by stimulated hyper-Raman scattering involved in the four-wave mixing process.
190.4380 Nonlinear optics, four-wave mixing 190.4180 Multiphoton processes 190.7220 Upconversion 300.6210 Spectroscopy, atomic Chinese Optics Letters
2015, 13(12): 121903
1 中国科学院大连化学物理研究所，辽宁 大连 116023
2 北京邮电大学理学院，北京 100876
为了研究准分子宽带抽运碱金属激光器(XPAL)的输出特性，建立了增益介质为Cs-Ar混合气体的五能级XPAL的含时速率方程。使用三角脉冲型抽运，通过模拟计算得出了输出激光能量随输入脉冲抽运能量变化、温度变化、弛豫气体分子浓度变化的曲线图，模型得到的斜率效率和实验数据符合较好。结果表明，其他条件不变的情况下，温度越高，XPAL的阈值和斜率效率越高；弛豫气体分子浓度足够大的时候，D2线激光会消失；XPAL在T=515K附近时效率最高。
激光器 准分子宽带抽运碱金属激光器 抽运阈值 斜率效率 速率方程模型 中国激光
2015, 42(s1): s102013
1 北京邮电大学理学院, 北京 100876
2 中国科学院大连化学物理研究所, 辽宁 大连 116023
为研究半导体激光抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)中抽运光和激光光束匹配对光-光转换效率和斜率效率的影响，在三能级速率方程模型的基础上，用介质内抽运光光强空间分布代替以往简化模型中所用的介质内平均光强，建立了考虑抽运光和激光光强的轴向分布的一维DPAL 计算模型和考虑抽运光和激光光强的轴向分布及抽运光在介质中聚焦引起的光强和光斑半径的分布的三维DPAL 计算模型。一维模型的计算结果表明，抽运阈值较简化模型结果减小，斜率效率变化不大。三维模型计算结果表明，当抽运光全部在激光的模体积内，斜率效率最大，因此在DPAL 实际运转中，优化抽运光的焦参数和激光腔参数，可以提高抽运光的转换效率。
激光器 二极管抽运碱金属蒸气激光器 光束匹配 斜率效率 速率方程模型 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 091405
中国科学院 大连化学物理研究所,化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
针对超音速化学氧碘激光器增益介质的横流特性,设计了具有增益负反馈的光学谐振腔结构,通过化学反应的超音速流场和光场的耦合仿真,根据具体的激光器运行参数,论证了这种结构实现自脉冲激光的可行性.结果表明:振荡激光在增益区上游放大次数越多,对上游增益介质能量提取能力越强,脉冲调制作用越显著.采用激光光斑缩束再放大的结构设计,脉冲激光的峰值功率提高10~20倍,从理论上证明了增益负反馈的调制方法能够实现横流激光器脉冲激光输出.
增益负反馈 化学氧碘激光器 脉冲 脉宽压窄 峰值功率 gain negative feedback chemical oxygen iodine laser pulse pulse width decrease peak power 强激光与粒子束
2015, 27(6): 061010
1 大连理工大学 材料科学与工程学院, 辽宁 大连 116023
2 中国科学院 大连化学物理研究所, 中国科学院 化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
为解决大口径非晶金属第一镜实现难题，在研究块体金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8材料基础上，采用金属玻璃块体材料制作拼接成溅射靶材，通过非平衡磁控溅射镀膜方法，实现了Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8非晶金属薄膜第一镜。研究结果表明：通过成分设计及合成靶材的设计，能够实现与块体金属玻璃具有相同光学特性的非晶薄膜第一镜；通过Cr成分改进，能够进一步提高非晶金属薄膜第一镜在可见光波段的光谱反射率。
第一镜 金属玻璃 薄膜表面 光谱反射率 first mirror metallic glasses film surface spectral reflectivity 强激光与粒子束
2014, 26(10): 104002
