为了提高磁脉冲压缩电路效率并减小体积, 使用PSPICE电路仿真软件, 采用控制变量的方法, 对影响磁脉冲压缩电路的各个因素进行了理论分析和仿真验证。在以纳米晶材料作为磁芯、总压缩比为100、两级磁脉冲压缩电路体积最小的情况下进行了仿真分析。结果表明, 脉冲上升时间从6.7μs压缩到67ns, 符合脉冲气体激光器对于快放电时间的要求; 在负载电阻为250Ω、一级复位电流在1.09A~9.80A、二级复位电流在3.27A~14.50A时, 系统效率的最大值为81.9%; 负载电阻的取值以及复位电流过大过小都会对效率产生影响。该研究为激光器中磁脉冲压缩电路效率的进一步提升, 以及体积的小型化提供了参考。

在半导体激光器的光纤耦合系统中, bar条的各发光点指向偏差(偏向角)会恶化光束整形效果, 显著降低光纤耦合效率。针对该现象提出利用引入修正角的楔形整形镜补偿发光点的指向偏差, 改善激光束的指向性和光束整形效果。通过ZEMAX软件模拟与实验验证,在光纤耦合系统中使用引入修正角后的楔形整形镜片, 其整形效果显著改善, 测量的光束参数积(BPPs)在快轴和慢轴方向分别为7.25 mm·mrad和5.05 mm·mrad, 聚焦光斑为148 μm×135 μm(包含90%能量)。该系统将单个bar条耦合进芯径200 μm、数值孔径(NA)0.2的光纤中, 在注入电流60 A时, 获得稳定输出功率53 W, 对应电-光转换效率为47%, 光纤耦合效率为87%, 相对于使用修正前的楔形整形镜片, 光纤耦合效率提高了7%。

大气折射率结构常数[C2n]是表示大气光学湍流强度的重要参数。利用大气相干长度测量仪测量了某地区冬季水平路径的大气相干长度, 并在弱起伏条件近似下, 考虑路径上的平均湍流效应, 推导了大气相干长度与折射率结构常数的关系式, 通过实验数据统计分析, 得出了某地区冬季水平大气折射率结构常数[C2n]的分布廓线和日变化特性, 对某地区的大气湍流结构特性有了比较清晰的认识, 并通过统计结果找到了适于激光传输工作开展的最佳时间窗口。

激光功率的实时监测在激光应用中是很重要的一个问题, 对半导体激光器内杂散光和激光输出功率的关系进行了研究, 并根据两者之间的关系设计了激光输出功率实时监测系统; 对杂散光信号监测和激光堆栈进行监测, 通过两者信号的变化和比较, 实现对半导体激光堆栈和激光器内部分光学元件的监测。

反射光损伤影响了大功率半导体激光器在工业加工中的进一步应用, 为了解决大功率半导体激光器工业应用中遇到的问题, 对大功率半导体激光器防反射光损伤技术的研究具有重要意义。利用半导体激光线偏振光的特性, 采用偏振分光镜和λ/4波片的组合装置, 实现大功率半导体激光器的主动防反射光损伤; 结合利用光电监测单元对反射光强度进行监测, 反射光强度高于损伤阈值时, 关闭激光输出, 实现被动防反射光损伤, 研制出了既具有主动防反射光损伤功能又具有被动防反射光损伤功能的防反射光损伤装置, 可应用于工业加工用的大功率半导体激光器中。