1 中国科学院 空天信息创新研究院,北京 100094
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院 软件研究所,北京 100190
介绍了一种激光二极管叠阵(LDA)侧面Zigzag泵浦多边形薄片激光放大器构型,采用三维光线追迹方法进行了详细的模拟仿真,优化设计了此放大器系统的泵浦耦合结构,主要研究了多边形增益介质的掺杂离子浓度与侧面切角对介质内部泵浦光分布的影响。在晶体厚度1.5 mm、端面口径16 mm的条件下,侧面切角在35°~65°,Nd3+掺杂浓度为0.20 at.%~0.30 at.%时,模拟仿真中Nd:YAG多边形薄片对泵浦光的吸收分布较均匀,泵浦光分布均匀性均优于0.1,同时在实验中得到了平顶的荧光分布和增益分布。介质内储能的均匀平顶分布有利于实现高功率高光束质量的激光输出,为侧面Zigzag泵浦多边形薄片激光器系统的设计与进一步实验提供了重要参考。
薄片激光器 侧面Zigzag泵浦 泵浦均匀分布 激光放大器 thin-disk laser zigzag side-pumped pump uniform distribution laser amplifier
1 中国科学院空天信息创新研究院 半导体泵浦激光工程中心, 北京 100094
2 中国科学院大学 光电学院, 北京 100049
3 中国科学院软件研究所 天基综合信息系统重点实验室, 北京 100190
阐述了一种激光二极管叠阵以zigzag方式侧面泵浦多边形Nd∶YAG薄片放大器的模拟研究, 建模对Nd∶YAG晶体内泵浦光的吸收情况进行了深入的数值模拟与分析, 研究了晶体的Nd3+掺杂浓度对泵浦光分布均匀性的影响。研究表明, 采用多个方向泵浦和zigzag泵浦方式易于实现介质内泵浦光的均匀分布, 在晶体的Nd3+离子掺杂浓度为0.25at.%时, 仿真得到的泵浦光吸收分布为平顶型, 分布的均匀性均为0.0505。对侧面泵浦多边形薄片激光放大器的进一步研究提供了参考。
薄片激光器 激光二极管叠阵 侧面泵浦 泵浦分布 thin-disk laser laser diode array side-pumped pump light distribution
Author Affiliations
Abstract
The Academy of Opto-Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 10094, China
A laser diode array side-pumped Nd:glass square rod amplifier of the dimensions 12 mm×12 mm is designed. The fluorescence is evenly distributed in the Nd:glass amplifier. When the pump power is 66.32 kW, the small signal gain increases by 3.23 times. Under the condition of a 1 Hz repetition frequency, 50 mJ of injected seed-light energy, and a 10 mm×10 mm aperture, the output energy of the laser beam can reach 1.62 J during the four-pass amplification. The output energy stability of the laser pulse is 2.94% (RMS), and the square pulse distortion is smaller than 2. The energy amplification of the injected laser beam from millijoules to joules is realized.
140.3480 Lasers, diode-pumped 140.5560 Pumping 140.2010 Diode laser arrays 140.0140 Lasers and laser optics Chinese Optics Letters
2016, 14(2): 021403
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100021
Author Affiliations
Abstract
The Academy of Opto-electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China
To obtain a laser output with a high-quality beam and a square, super-Gaussian, flat-top distribution, a high-energy laser needs to conduct spatial reshaping of the geometric outline of an injected Gaussian laser pulse and the non-uniform gain of multi-level energy amplification units. A digital micro-mirror device is very suitable for a working environment that has a high electromagnetic interference in a high-energy laser system. We present an algorithm and an experiment of spatial beam shaping that is based on the use of a digital micro-mirror device. Through secondary shaping, the near-field modulation degree of the beam (the ratio of the maximum value of the light intensity to the average value) decreases from 1.79∶1 (after primary shaping) to 1.24∶1, an improvement of 30.7%. The energy loss is 32.9%. Meanwhile, the beam after secondary shaping possesses extremely strong stability. Under the condition where the input-shaping aperture remains unchanged, the dispersity of the near-field modulation degree of the output beam is only 1.6%. Thus, the influences of the environmental changes and the random distribution of the “noise” in the beam intensity distribution are reduced.
Chinese Optics Letters
2015, 13(Suppl): S21410
1 中国科学院光电研究院,北京 100094
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国国科世纪激光技术有限公司,北京 102211
精确的波前探测是反射镜面型检测及光束波前畸变测量的重要依据,论文根据Shark-Hartmann理论对波前探测技术进行了模拟和实验研究。将平行光经过球面透镜/柱面透镜后形成的球面波/柱面波作为探测波前。实验采用商用的微透镜阵列和CCD搭建Shark-Hartmann传感器,利用实际光束作为参考光,避免了参考光的不准直性对实验的影响。模拟计算结果表明平均曲率误差为13.423 mm,实验结果实现了对球面/柱面/倾斜波的探测及复原。
自适应光学 Shark-Hartmann传感器 波前重构 Zernike多项式 adaptive optics Shark-Hartmann sensor wavefront reconstruction Zernike polynomial
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
自适应光学(AO)作为一种主动光学补偿技术,由于具有结构简单、校正效果好、可闭环运行等优势,被大量用于校正激光波前畸变,并于近年逐渐应用于高能激光器系统中。综述了AO 系统工作的基本原理,系统论述了近年来国内外在AO 系统校正固体激光畸变方面的研究进展。按照校正固体激光器波前畸变的AO 系统中有无采用波前传感器,将其分为无波前探测和有波前探测的AO 校正技术进行介绍,分析了各个研究工作的关键性技术。最后总结了目前存在的技术难题,并对AO 技术在固体激光器中的应用前景进行了展望。
激光器 固体激光器 自适应光学 波前畸变 光束质量 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 030001
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
飞秒激光在强场激光物理、超快化学动力学、微结构材料科学和生命科学等不同领域有着广泛应用。Yb:KGW晶体以其优异的综合性能适于作为飞秒激光器的增益介质,因此研究Yb:KGW飞秒激光器具有重要意义。自2000年瑞士研制出世界第一台被动锁模Yb:KGW飞秒激光器以来,国内外多家机构开展了Yb:KGW飞秒激光器的研究。主要报道了国内外Yb:KGW飞秒激光器的最新进展。目前能实现的最短脉冲宽度是100 fs,与理论值的47 fs还有一定的差距。
激光器 飞秒激光器 Yb:KGW晶体 孤子锁模 色散补偿 激光与光电子学进展
2012, 49(11): 110004
1 中国科学院光电研究院, 北京 100080
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
为了获得高能量、高效率的钕玻璃前置放大器,设计了一套钕玻璃再生放大系统。通过调节单程增益和优化腔模设计,使得增益介质中的小尺度自聚焦效应得到有效控制。在重复频率1 Hz运行下,获得最大输出能量21 mJ、脉冲宽度2.65 ns的激光输出,相应的光光转换效率为5%,总增益达108,光束质量因子M2=1.5,脉冲能量稳定性均方根(RMS)值小于2%(超过2 h连续工作),光谱的中心波长为1052.92 nm。
激光器 掺钕磷酸盐玻璃 再生放大器 小尺度自聚焦效应 光光转换效率
1 中国科学院光电研究院, 北京 100190
2 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
3 中国科学院研究生院, 北京 100049
在惯性约束聚变(ICF)驱动装置中利用液晶空间光调制器进行激光束的实时、可调控光束空间整形时,Gamma曲线呈线性变化有着重要意义。针对现有调整Gamma曲线呈线性变化的方法费时费力、效果不理想的现状,提出了一种新的调整方法,即依靠Lagrange插值将横坐标为灰度值、纵坐标为功率值的离散点拟合得到曲线方程,然后利用Bolzano二分法求得该曲线方程上与目标Gamma曲线中灰度间隔为1的功率值对应的新灰度值,将新、旧灰度值逐点替换使Gamma曲线呈线性变化。将其应用到大型高能量激光放大装置的光束整形中,得到近场调制度较低且长时间保持稳定的超高斯平顶光束。
激光器 光束整形 液晶空间光调制器 Gamma曲线 光束质量 激光与光电子学进展
2012, 49(6): 061402