1 中国科学院空天信息创新研究院光学工程研究部，北京 100094
2 中国科学院大学光电学院，北京 100049
本文报道了一种基于传导冷却端面泵浦板条（CCEPS）结合正交Porro棱镜谐振腔，采用中心波长为805.8 nm（60 ℃时）、半峰全宽为6.8 nm的泵浦源，可实现在15~70 ℃宽温度区间工作的激光器。实验上获得了脉冲能量为49.82 mJ、脉冲宽度为8.11 ns、重复频率为20 Hz的脉冲激光输出，光斑直径为2.12 mm，发散角小于2 mrad，峰值功率达到6.14 MW，输出能量不稳定度在-1.5%~+1.5%以内。实验测得的激光器输出能量随温度的变化曲线与理论计算得到的板条对泵浦光的吸收效率随温度的变化趋势具有较好的一致性。将该模型进一步优化，设置宽光谱泵浦源的中心波长为806 nm（25 ℃时），激光器的温度不敏感区间较本实验测试温度区间拓宽了将近一倍。
激光器 正交Porro棱镜谐振腔 端面泵浦板条 宽温区 高可靠性 中国激光
2023, 50(19): 1901006
红外与激光工程
2022, 51(10): 20220069
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 光电学院，北京 100049
文中报道了一种基于ZnGeP2 (ZGP) 的纳秒宽调谐长波红外光参量振荡器(optical parametric oscillation, OPO)。采用重复频率50 Hz、脉冲宽度小于10 ns的1064 nm基频光泵浦基于Ⅱ类相位匹配KTP的光参量振荡器产生2.1 μm激光，进而泵浦基于Ⅰ类相位匹配的ZGP光参量振荡器产生7~11 μm长波红外输出。通过对ZGP的角度调谐获得了2.815~2.963 μm连续可调谐信号光，对应闲频光波长连续可调谐范围为7.82~9.08 μm。通过泵浦波长调谐的方式，当采用2107.13~2153.95 nm范围内的激光泵浦ZGP-OPO，获得了信号光波长范围为2.624~2.662 μm和2.745~2.956 μm的连续可调谐输出，对应闲频光范围为7.94~9.07 μm和10.20~10.82 μm。闲频光波长为8.03 μm、能量为0.8 mJ时，ZGP-OPO的泵浦光至闲频光转换效率9.4%。
光参量振荡器 长波红外激光 连续可调谐 双波段 optical parametric oscillation long-infrared laser continuous-tunable dual-band 红外与激光工程
2022, 51(5): 2021G008
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 国家半导体泵浦激光工程技术研究中心，北京 100094
受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering, SBS)是一种光学三阶非线性效应，其反射光具有相位共轭特性，在振幅、相位、偏振方面与入射光呈现时间反演关系，并保持与入射光相同的波前。在主振荡功率放大（Master Oscillator Power-Amplifier, MOPA）结构的纳秒激光器中，激光放大器中的热效应及光路中大量的光学元件使传输光束存在严重的波前畸变，在恶化光束质量的同时也限制了功率进一步提升的可能性。在此类激光器中使用基于受激布里渊散射的相位共轭镜(Stimulated Brillouin Scattering Phase Conjugate Mirror, SBS-PCM)，使光束往返通过引入严重波前畸变的激光放大器能够实时补偿畸变，从而优化激光器的输出光束质量，并有利于功率的进一步提升，进而促进纳秒激光器向着兼顾高功率和高光束质量的方向发展，因此在高功率纳秒激光器中得到广泛应用。文中首先从理论方面简要介绍了SBS-PCM的基本原理及其相位共轭特性，其次对比了不同SBS-PCM介质的特点及适用范围，概述了国内外机构对SBS-PCM的研究进展及高功率纳秒激光器中SBS-PCM的典型应用情况及发展历程，并最终对SBS-PCM发展趋势进行了展望。
激光器 受激布里渊散射 相位共轭镜 高功率激光 lasers stimulated Brillouin scattering phase conjugate mirror high power laser 红外与激光工程
2021, 50(5): 20211024
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 洛阳电光设备研究所, 洛阳 471000
便携式防空系统 (MANPADs)、各类红外制导导弹等红外热寻的**是民用、军用飞机重要的威胁。随着红外成像探测器被广泛用于热寻的制导**,传统的红外干扰机、曳光弹难以形成有效对抗, 以红外波段激光作为光源的红外定向对抗(DIRCM)系统是目前对抗热寻的**的有效手段。文中回顾了目前有代表性的红外定向对抗系统, 分析阐述用于红外定向对抗系统中的激光器关键技术, 给出红外成像探器致眩区域计算方法, 并讨论展望红外对抗激光器技术的发展趋势。
红外定向对抗 便携式防空系统 光参量振荡 光泵半导体激光器 量子级联激光器 direct IR countermeasure man-portable air defense system optical parametric oscillation optically-pumped semiconductor disk laser quantum-cascade laser 红外与激光工程
2018, 47(11): 1105009
为了揭示激光与聚合物之间的相互作用机理, 以尼龙66(PA66)为研究对象, 采用刀刃法分析了半导体激光器的激光功率通量分布, 采用紫外-可见-近红外分光光度计测量了PA66和质量分数为0.3的玻纤增强尼龙66(PA66GF30)的光学参量, 分析了材料厚度及玻纤增强剂对PA66的透射率、反射率和吸收率的影响。通过非接触线扫描实验和数学模型研究了材料厚度及玻纤增强剂对PA66光散射的影响, 确定了激光透过PA66和PA66GF30后的激光功率通量分布。结果表明, PA66的透射率随着厚度的增加而减小, 反射率、吸收率随着厚度的增加而增大, 光散射随着厚度的增加而增大; 加入玻纤时, 透射率明显减小, 反射率稍有增大, 吸收率和光散射均明显增大。此研究对确定不同厚度热塑性塑料的光散射参量以及数值模拟在激光透射焊接中的更广泛应用是有帮助的。
激光光学 光学属性 激光透射焊接 光束功率通量 尼龙 光散射 laser optics optical property laser transmission welding beam profile nylon light scattering
采用模拟与实验相结合的方式研究激光透射焊接件拉伸过程中的应力分布和拉伸件的失效行为。以PA66激光透射焊接件为研究对象，建立了焊后拉伸数值模拟模型，模拟得到了焊接件的拉伸载荷-位移曲线和拉伸变形情况，并与拉伸实验进行对比和验证；对拉伸过程中焊接件的剪切应力和Von Mises应力分布进行分析，从剪切和拉伸失效方面探究拉伸件的失效行为。拉伸实验验证了拉伸数值模拟模型能较好地预测焊接件的拉伸变形情况；数值模拟得到最大剪切应力发生在焊接界面上长方形焊接区域的4个角点附近，即剪切失效的起始位置，且由于最大剪切应力远小于PA66的剪切强度，拉伸件发生剪切失效的可能性较小。预测的焊接件拉伸失效形式及失效位置与实验结果吻合，验证了数值模拟方法的准确性和拉伸数值模拟模型良好的可靠性。
激光技术 激光透射焊接 拉伸数值模拟 剪切应力 Von Mises应力 拉伸断裂 失效行为
对异种塑料聚碳酸酯和聚苯醚激光透射焊接性能进行了研究，分析了温度属性和相容性对可焊性的影响；采用半导体激光器进行激光透射焊接实验，采用电子万能试验机测定接头拉伸剪切强度，并用响应面法对焊接工艺参数进行实验设计建模与优化；采用三维显微镜对断面形貌进行观测，分析不同扫描速度下接头失效形式。结果表明，在激光功率为6.34 W、扫描速度为40 mm/s、夹紧力为0.39 MPa 时，能获得最佳的焊接强度为6.51 MPa，当能量输入密度不同时，上下层材料的熔融结合作用程度和焊接缺陷(烧蚀和气泡)是影响接头力学性能和失效形式的主要因素。利用激光透射焊接技术，可以对异种塑料实现较好的焊接效果。
激光技术 异种塑料焊接 激光透射焊接 聚碳酸酯 聚苯醚 响应面法 失效形式
中航工业洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
针对激光定向干扰系统要求对抗1 μm ~3 μm和3 μm ~5 μm 2种类型探测器, 需要输出相应2种波段激光, 通过高重频调Q技术和种子注入光放大技术, 获得高功率高光束质量1.06 μm光纤激光输出, 外置起偏器获得2束激光输出, 分别为泵浦周期极化钽酸锂和周期极化铌酸锂晶体, 实现高功率1 μm ~3 μm 和3 μm ~5 μm激光输出。在电源输入电流60 A, 调Q驱动频率50 kHz的条件下,获得最高功率7.5 W的2 μm激光和4.2 W的3.9 μm激光, 频率转换效率为39.5%。实验结果表明: 通过光纤激光器泵浦光参量振荡器, 可获得高功率1 μm ~3 μm和3 μm ~5 μm双波段激光输出。
光纤激光器 调Q 光参量振荡器 fiber laser Q-switched optical parametric oscillator
中航工业 洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
为了获得高功率高重频窄脉宽激光输出, 通过双棒串接技术和高重频电光腔倒空技术,实现了百瓦级短脉宽、高重频和高稳定1 064 nm线偏振激光输出。在电源输入电流35 A, 在不加调Q时候, 获得高达426瓦连续线偏振激光输出, 电光转化效率18.8%。在加调Q时, 驱动频率10 kHz的条件下, 获得最高功率240 W线偏振1 064 nm激光输出, 单脉冲能量24 mJ, 脉宽5 ns左右, 峰值功率约4.8 MW。试验结果表明: 通过腔倒空调Q技术和双棒串接技术, 可以实现高功率高重频窄脉宽线偏振1 064 nm激光输出。
腔倒空 电光调Q 窄脉宽 cavity-dumped electro-optically Q-switched narrow width
