红外与激光工程
2022, 51(10): 20211120
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710024
为实现电激励重频HF激光远距离传输，在较短的谐振腔内产生大模体积的高质量激光束，开展了激光器正支虚共焦非稳腔的结构设计、仿真计算和实验研究。仿真结果表明，随着放大率M的增大，远场光斑中心亮斑包含的能量逐渐增大，能量向中心转移，远场光斑尺寸和远场发散角也随放大率M增大而减小。实验结果表明: 随着放大率M的增大，远场光强分布、光斑尺寸和发散角变化规律与仿真结果一致，但输出激光能量以先增大后降低的规律变化。综合考虑高光束质量和高能量的指标要求，在流场正常工作情况下，当放大率M为3.0时，获得了远场发散角为2.37倍衍射极限和激光能量稍低于稳定腔(约为稳定腔激光能量的94.6%)的重频激光输出，满足激光远距离传输需求。
电激励重频HF激光器 非稳腔 流场 光束质量 discharge initiated repetitive-pulsed HF laser unstable resonant cavity flow field beam quality 红外与激光工程
2019, 48(10): 1005002
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 西安 710024
开展了分子筛对非链式电激励重频HF激光器中基态HF分子吸附技术研究，设计了新型的分子筛吸附装置，进行了大量的吸附实验，结果表明:3A分子筛为有效的吸附剂，实现了HF激光器在50 Hz/20 s条件下运行时平均激光能量下降率小于5%，大大提高了激光能量的稳定性，延长了激光介质的使用寿命。开展了激光器工作于不同频率条件下使用3A型分子筛吸附装置时的激光能量情况研究，并通过实验方法获得了3A型分子筛的再生活化方法。
激光技术 HF激光器 基态HF分子 吸附 3A型分子筛 laser technology HF laser ground-state HF molecule absorption 3A molecular sieve 强激光与粒子束
2018, 30(5): 051003
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
采用正支虚共焦非稳腔对非链式脉冲HF激光谐振腔进行了优化, 提高了激光光束质量。采用不同放大倍率和不同模体积直径, 设计了5种不同参数的激光谐振腔。利用聚焦法测量了焦面远场光斑, 采用衍射极限倍数法分析了激光光束质量变化规律, 比较了不同腔参数激光脉冲能量的变化规律。实验结果表明, 非稳腔放大倍率大于2.5倍情况下, 可以得到约2.3倍衍射极限的激光输出。为了得到较好的实验结果, 在实验所用的放电电极结构下, 激光模体积直径控制在增益区截面直径的80%以内情况下得到的光束质量较好。
激光器 HF激光器 非稳腔 光束质量 衍射极限倍数
西北核技术研究所，激光与物质相互作用国家重点实验室，西安 710024
反应产物基态HF分子对激态HF分子的碰撞弛豫是导致非链式脉冲HF激光器激光能量快速下降的重要原因.为解决该问题，理论分析了3A型分子筛去除基态HF分子的可行性，并开展了实验研究.实验结果表明，在不采用任何激光介质净化技术情况下，激光器重复频率50 Hz出光20 s的激光能量下降率高达52%，无法满足高功率重频HF/DF激光器的应用需求.在激光器循环管道中增加3A型分子筛吸附单元之后，激光器连续10余次重复频率50 Hz出光20 s的激光能量下降率小于15%，其中首次出光能量下降率仅为7.2%，提高了激光能量稳定性且延长了激光介质使用寿命.3A型分子筛不仅对基态HF分子具有良好吸附效果，而且具有再生活化功能，有望取代非链式脉冲HF激光器激光介质净化技术中常用的化学吸附法.
激光器 激光能量 净化技术 电激励脉冲HF激光器 基态HF分子 3A型分子筛 Lasers Laser energy Purify technique Discharge-pumped pulsed HF laser Ground state HF Molecules 3A molecular sieve
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
采用中心波长为975 nm 半导体激光器(LD)抽运高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN，并在谐振腔内插入机械斩波器，获得了2.8 μm 激光机械调Q 输出。研究了激光器在不同抽运功率，不同工作频率条件下的输出特性，分析了脉冲分裂的原因。通过控制适当抽运功率，激光器工作在3.5 kHz 条件下，获得了最大单脉冲能量84.5 μJ，脉宽250.3 ns，峰值功率超过300 W 的脉冲输出。
激光器 调Q 斩波器 中红外 光纤激光器 掺铒氟化物光纤
西北核技术研究所, 激光与物质相互作用国家重点实验室, 西安 710024
为提高非链式电激励脉冲HF激光的能量稳定性，分析了激光产生反应动力学和影响激光能量稳定性的主要因素，得知基态HF分子的生成、工作气体的温度上升以及工作气体C2H6的消耗是激光能量快速下降的主要原因。经实验研究，没有采用任何反应产物去除方法的情况下，激光器输出1600个脉冲激光后，激光能量下降率达31%，采用沸石分子筛吸附单元对基态HF分子进行吸附后，同样输出1600个脉冲激光，激光能量基本趋于平稳状态，且输出约5500个脉冲激光后，激光能量较初始平均值仅有10%的下降；另外，在激光器运行过程中，恢复工作气体的初始温度和补充少量的C2H6也能改善激光能量的稳定性，其中补充25%的C2H6气体可使激光能量提高近8%。由激光产生反应动力学和实验研究结果可知，增加分子筛吸附单元、工作气体温控单元和工作气体实时补给单元可提高激光能量的稳定性。output energy stability of non-chain HF laser
电激励脉冲HF激光器 能量稳定性 吸附技术 工作气体 沸石分子筛 discharge-pumped pulsed HF laser energy stability absorption 强激光与粒子束
2015, 27(9): 091001
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 西安 710024
基于半导体可饱和吸收镜,实现了3 μm波段被动调Q光纤激光器平均功率瓦级输出.激光器最大平均功率为1.0 W,对应的最大脉冲能量及最大峰值功率分别为6.9 μJ和21.7 W.激光器斜效率为17.8%,最高重复频率为146.3 kHz,最小脉宽为315.0 ns.
3 μm波段 被动调Q 光纤激光器 ZBLAN光纤 3 μm band passively Q-switched fiber laser ZBLAN fiber semiconductor saturable absorber mirror SESAM 强激光与粒子束
2015, 27(7): 070102
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
报道了高功率、高效率单模中红外2.8 μm 波段光纤激光器。采用中心波长为975 nm 的半导体激光器(LD)抽运高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN，室温下实现了2.8 μm激光功率超过9 W中红外光纤激光连续输出。激光器最大输出功率为9.2 W，斜率效率为24.8%，工作阈值约为1.0 W，中心波长为2.79 μm，激光工作模式为单模，光束质量M2因子小于1.2。
激光器 光纤激光器 中红外 掺铒氟化物光纤 单模 高效率
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室,西安 710024
为满足高能激光环形光束在近场区和远场区的实际应用需求,从电磁波衍射积分方程出发,推导了环形光束光场分布和远场光强分布表达式,并对光场分布和光强分布进行了分析,得到光强分布与高斯光束的有限孔径大小、中心遮拦比和传输距离的关系.引入大气湍流场景,采用相位屏法对环形光束在不同湍流强度下的大气传输进行了数值模拟和分析,研究了受大气湍流影响远场光斑畸变、光斑破碎、光束扩展和漂移等的增强现象.最后开展了环形光束近场区大气传输数值模拟和实验,结果表明：随着传输距离的增加,光斑中心光强越来越强,光斑逐渐趋于均匀,平均光强呈类高斯分布,近场区环形光束扩散和光斑畸变现象受大气湍流影响而增强.
激光物理 高能激光 环形光束 相位屏 近场 远场 光场分布 光强分布 Laser physics High energy laser Annular beam Phase screen Near-field Far-field Light field distribution Light intensity distribution 光子学报
2014, 43(10): 1014003
