1 中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 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
3 中国科学院大学, 北京 100049
近年来光泵浦惰性气体亚稳态激光在高能激光领域逐渐得到人们的关注。搭建了一台高压纳秒脉冲放电产生惰性气体亚稳态粒子的装置,该装置增益尺寸较长,便于后续开展激光增益和放大实验。利用窄线宽可调谐连续光源探测了该装置放电生成的Kr亚稳态(5s[3/2]2)粒子数浓度,达1.3×10 12 cm -3,该状态持续时间约为3 μs,满足后续激光体系运行条件。测量过程中出现了吸收饱和现象,给粒子数浓度拟合带来了不确定性,设计的复合拟合方法解决了这一问题。
西北核技术研究院激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
在辐射环境中工作的光纤激光器受到的辐射损伤会导致激光器功率退化,进而引起辐射致产热,从而影响到激光器的正常应用和系统安全。基于此,建立一种辐射环境表征参量与光纤激光器增益光纤内功率、热效应和温度分布的关系模型,开展稳态γ射线作用下掺镱双包层光纤激光器的功率特性及热效应的数值模拟仿真。研究了辐致损耗、辐射剂量、光纤长度以及泵浦方式对输出功率的影响,并对不同泵浦方式下增益光纤内的热效应进行了分析。相关结果能够为光纤激光器的辐射效应研究工作及在辐射环境下的工程应用设计提供参考。
激光器 光纤激光器 辐射效应 辐致损耗 功率退化 热效应
西北核技术研究院激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
数值模拟975 nm和1975 nm双波长泵浦3.5 μm Er∶ZBLAN光纤激光器。计算给出激光功率和粒子数密度随时间和位置的二维分布,计算结果与实验报道吻合较好。模拟双波长泵浦3.5 μm Er∶ZBLAN光纤激光器实现稳定连续激光振荡的整个过程,计算分析泵浦功率、1975 nm泵浦光重叠因子、输出镜反射率、离子间相互作用等参数对3.5 μm激光功率的影响,分析ESA2产生显著影响的条件。数值模拟对深入理解双波长泵浦3.5 μm Er∶ZBLAN光纤激光器的动力学过程和优化激光器设计有一定指导意义。
激光光学 中红外双波长泵浦 氟化物光纤 有限差分法 中国激光
2019, 46(10): 1001008
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
放电引发非链式脉冲HF激光器在全谱输出条件下典型的输出谱线约16条,谱线集中在2.65~3 μm波段,大气中H2O分子在2.7 μm附近的吸收带对HF激光能量衰减有较大影响。利用放电引发非链式脉冲HF激光器,获得了宽谱脉冲HF激光在空气中的吸收衰减规律。实验结果表明,全谱输出条件下脉冲HF激光在激光器出口处的吸收系数约为0.066 m
-1,传输40 m后吸收系数降低到0.01 m
-1附近。吸收系数随着传输距离的增加而减小,并趋于常数。通过对非链式脉冲HF激光2.8 μm以下输出光谱的抑制,在激光器出口处吸收系数减小到原来的1/3,约为0.022 m
-1,一定程度上降低了空气吸收对激光能量的衰减。
激光器 中红外激光 HF激光 输出光谱 吸收衰减 激光与光电子学进展
2019, 56(1): 011402
1 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
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
3 西安交通大学电子与信息工程学院陕西省信息光子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
建立了适用于2.8 μm增益开关掺Er
3+的氟化物光纤(Er∶ZBLAN)激光器的计算模型,并进行了数值模拟。模拟发现存在最佳输出镜透过率使得输出功率最大,同时耦合率也影响脉宽、峰值和脉冲形态。模拟了抽运功率对脉冲形态的影响,发现弱抽运时两个抽运周期内仅出现一个信号光脉冲,而强抽运时一个抽运周期内出现多个信号光脉冲的现象。通过模拟发现了若干未被实验报道的新现象和规律,如耦合率对输出功率、能量、脉冲形态的影响规律;抽运功率阈值附近会出现与抽运周期一致的弱信号脉冲等。研究表明,在适当耦合率和抽运功率时,2.8 μm Er∶ZBLAN激光器可以实现稳定增益开关脉冲输出。
激光器 中红外 增益开关 脉冲激光器 Er∶ZBLAN;
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
研究了氟化氢(HF)分子浓度以及工作介质消耗对激光脉冲能量的影响。受激光器内基态HF分子对激光的再吸收以及对激发态分子强弛豫的影响,激光脉冲能量随着激光器内HF分子浓度的升高而明显下降,HF分子浓度每增加1×10
15 cm
-3,激光脉冲能量约下降1.15%。1个激发态HF分子约产生0.8个光子,放电区内SF6气体的分解率约为1%,单次放电过程中激光器内所消耗的工作介质较少,约为气体总量的1/(2×10
5)。实验结果表明:HF分子浓度对激光脉冲能量的影响较大,介质消耗对激光脉冲能量影响较小;通过在激光器内加入分子筛,可以将HF浓度控制在1.8×10
15 cm
-3的水平。在两个因素的共同影响下,激光脉冲能量下降率约为10%。
激光器 中红外激光 HF激光 脉冲能量 解离率
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
基于粒子图像测速(PIV)技术,测量了闭合循环脉冲XeF(C-A)蓝绿准分子激光器增益区的流场。研究了放电区域内流场中心区、近激光窗口区和过渡区在未放电条件下定常流场的流速特征及放电后不同时刻的流场形态,分析了放电后流场的恢复时间与风机转动频率、放电电压的关系。结果表明:在近窗口区域,存在流速缓慢的涡流;在流场中心区,流速较大且分布均匀;放电后瞬态出现了流速极慢的流场停滞现象。
测量 气体激光器 流场 流速
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
利用项目组研制的放电引发脉冲HF激光器,测量并研究了激光输出光谱的特性。结果表明:放电引发脉冲HF激光光谱的能量主要集中于v(3—2),v(2—1)以及v(1—0)三个振动跃迁辐射带,在2.65~3.05 μm波长范围内测量得到了13~16条主要的输出谱线,其中v(2—1)振动跃迁输出能量占比最大,在40%~50%之间。适当改变充电电压和工作气体总压力可以调节各个振动带输出能量的比例:v3振动能级输出能量的比例随着激光器充电电压的增加而增大,随着工作气体总压力的升高而减小,这与v1振动能级的情况相反。
激光器 中红外激光光源 HF激光 光谱特性 光学学报
2018, 38(11): 1114001
中红外3 μm波段被动锁模超短脉冲光纤激光光源在**和民用方面都有潜在应用,如激光医疗、激光光谱学、材料处理及产生中红外超连续谱的抽运源等。基于掺钬或钬谱共掺、掺铒或铒镨共掺的ZBLAN光纤的中红外被动锁模光纤激光器成为国内外研究热点。已有报道中中红外被动锁模光纤激光器连续锁模时最高输出平均功率为1.05 W。本课题组利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模元件,在对光纤端面进行有效防护和进一步优化激光器结构的条件下,在室温时实现了平均功率超过3 W的中红外连续锁模激光输出,斜率效率为22.6%。
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1150 nm光纤激光振荡器作为抽运源, 实现了3 μm波段中红外掺钬光纤激光器出光。该激光器采用线性谐振腔结构, 其由镀金全反镜与切割角度为0°的光纤端面构成。增益介质为一段长为4.5 m的双包层钬镨共掺氟化物光纤, 纤芯直径为10 μm, 纤芯数值孔径为0.2。当1150 nm抽运激光器功率为1.43 W时, 中红外掺钬光纤激光器输出功率为115 mW, 激光器系统的光-光转换效率为8.0%。在输出最大功率时, 输出激光中心波长为2868.4 nm, 输出光谱的半峰全宽为1.3 nm。相关研究成果对研制高功率紧凑型中红外掺钬光纤激光器具有一定的参考价值。
激光器 掺钬光纤 中红外波段 氟化物光纤
