MS1和MS2试验星是我国首批设计寿命10年的中高轨导航卫星, 为提高在轨精度和实现卫星精密定位, 作为舱外有效载荷, 两颗卫星均标配搭载了激光反射器。卫星激光反射器光学设计应考虑远场衍射等物理光学影响, 不能仅考虑几何光学理论设计。以试验星反射器为例, 基于角反射器光学远场衍射能量分布理论为基础, 采用最大雷达截面法进行反射器尺寸优化, 利用角度补偿法进行速差补偿角设计, 对反射器表面加工精度、反射表面特性、切割方式等光学参数进行优化分析计算, 并通过合理的机械结构和材料设计, 解决了高量级力学环境、330 ℃高低温度交变、10年空间辐照寿命等环境适应性问题。试验星光学测试结果表明: 参数设计合理, 可实现远场环带能量在预定观测区域的最大化, 在轨观测数据表明反射器工作正常, 测距精度、测距范围等指标满足预期设计, 理论设计和实践相符, 这对今后同类激光反射器的设计具有借鉴和指导意义。
激光反射器 卫星激光测距 光机设计 环境适应性 laser reflector satellite laser ranging opto-mechanical design environmental adaptability 红外与激光工程
2018, 47(8): 0806005
华北光电技术研究所 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
利用片状Nd:YVO4晶体为增益介质,研究了部分端面泵浦板条带内泵浦皮秒放大激光系统.发展了部分端面泵浦板条放大器的模式匹配方式,充分结合了带内泵浦和部分端面泵浦板条放大器二者的优势,最终实现了平均功率60.7 W、脉冲宽度16.8 ps、重复频率20 MHz的皮秒激光放大输出,光-光转换效率达到25.3%,当放大输出功率50 W时,光束质量因子(M2)为1.55.
全固态激光器 皮秒放大器 带内泵浦 高光束质量 solid state laser picosecond amplifier in-band pumping high beam quality 强激光与粒子束
2015, 27(6): 061001
1 西安电子科技大学技术物理学院, 陕西 西安 710071
2 固体激光技术国家级重点实验室, 北京 100015
3 国防科学技术大学理学院, 湖南 长沙 410073
对激光二极管(LD)阵列5向侧面对称抽运Nd:YAG薄片激光器进行了实验和模拟研究。薄片激光器的耦合系统由消像差透镜组和空心光波导组成,采用15 mm×1.5 mm的Nd:YAG薄片进行初步实验,实验得到薄片激光器的激光输出平均功率为65.7 W,光-光转换效率为10.5%,同时增益介质内具有较理想的荧光分布。同时考虑激光二极管在快轴和慢轴方向的发散特性及增益介质侧面的散射特性,采用光线追迹法,模拟并分析了增益介质内抽运光分布,模拟结果表明耦合系统具有88.3%的耦合效率,同时增益介质内具有较理想的抽运光分布,且与实验结果相吻合。
激光器 薄片激光器 激光二极管侧面抽运 光线追迹法 耦合系统 荧光分布
1 西安电子科技大学,技术物理学院,陕西,西安,710071
2 固体激光技术国家级重点实验室,北京,100015
设计了二极管侧面对称泵浦Nd:YAG圆片激光器实验装置,耦合系统采用简单且有效的柱透镜组,分别对二极管快轴和慢轴方向的泵浦光进行压缩准直.模拟得到并分析了二极管的发散特性对增益介质内泵浦光分布的影响,模拟采用光线追迹法,且同时考虑了二极管在快轴和慢轴方向的发散特性.实验得到增益介质内的荧光分布与模拟得到的泵浦光分布相吻合.
圆片激光器 二极管侧面泵浦 泵浦光分布 荧光分布
Author Affiliations
Abstract
1 School of Technical Physics, Xidian University, Xi'an 710071
2 National Key Laboratory of Solid-State Laser, North China Research Institute of Electro-Optics, Beijing 100015
The three-dimensional (3D) pump intensity distribution in medium of the laser diode (LD) pumped high average power heat capacity laser is simulated by the ray tracing method, and the divergence characteristics of fast axis and slow axis of LD are simultaneously considered. The transient 3D temperature and stress distributions are also simulated by the finite element method (FEM) with considering the uneven heat source distribution in medium. A LD face-pumped Nd:GGG heat capacity laser is designed. The average output power is 1.49 kW with an optical-optical efficiency of 24.1%.
热容激光器 二极管端面抽运 Nd:GGG 抽运光分布 热结构分布 140.3480 Lasers, diode-pumped 140.6810 Thermal effects 120.6810 Thermal effects 000.4430 Numerical approximation and analysis Chinese Optics Letters
2006, 4(11): 658
华北光电技术研究所固体激光技术国家重点实验室, 北京 100015
比较了固体激光器实现高平均功率输出的几种可行方案,介绍了热容激光技术的发展历史及现状及固体激光器热容方式工作的基本原理,分析了固体激光器以热容方式工作的优缺点,提出了一种新型的快速交换增益介质的激光系统设计方案,并通过模拟试验加以检验。
激光技术 固体热容激光器 传导冷却 交换增益介质
研究了高峰值功率大能量Nd:YAG固体激光器的主要技术问题。采用圆棒状激光工作物质实现高峰值功率大能量激光输出,并分析了该方案的部分技术细节。介绍了双KD*P晶体升压式Q开关的工作特点;阐述了双通道六级行波功率放大器的工作特性;利用激光束偏振特性进行了双光束45°偏振合成。实验实现了在重复频率20.0 Hz时,单脉冲输出能量≥8.5 J,脉冲宽度13.9 ns,光束质量M2≤3.99,能量不稳定度≤0.5%。
激光器 Nd:YAG固体激光器 大能量 升压式Q开关 光束合成
1 西安电子科技大学技术物理学院, 陕西 西安 710079
2 华北光电技术研究所固体激光技术国家重点实验室, 北京 100015
对圆片增益介质建立了均匀内热源、底面恒温冷却及其他面绝热的热传导模型,得到不同抽运功率、不同圆片厚度时,圆片内温度、位移及等效应力场的三维分布。结果表明,均匀的内热源、低的热功率、薄的圆片及合理的冷却方式可实现一维的温度分布,减小圆片内的温度、位移及等效应力。
激光技术 激光二极管阵列侧面抽运 Nd:YAG圆片 温度分布 等效应力分布
