1 中国计量大学 光学与电子科技学院，杭州 310018
2 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所，上海 201899
3 上海理工大学 光子芯片研究院，上海 200093
4 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
高效、高平均功率固体纳秒脉冲激光器在光电对抗、激光雷达、材料改性、激光加工等诸多领域发挥着越来越重要的作用，然而目前大多数纳秒级高平均功率激光器采用Yb:YAG或掺Nd材料作为增益介质，材料的高饱和通量或低储能密度会导致激光器放大链路复杂，体积庞大。研究比较了一种更适合作为高平均功率、高脉冲能量激光器增益介质的无序石榴石晶体Yb:CNGG，研究了有源反射镜结构中Yb:CNGG的多程增益特性，分析了放大过程并建立了多程放大模型，在一定的泵浦条件下优化了晶体参数以实现更好的储能。开展了双程放大实验，在15 kW/cm2的泵浦功率密度下得到了1.53倍的增益。对比Yb:CNGG晶体与Yb:YAG晶体的多程放大能力，在相同的晶体参数和泵浦条件下，在入射能量1 mJ时Yb:CNGG可实现2.11 J的脉冲能量输出，优于Yb:YAG晶体1.41 J的能量输出。
Yb:CNGG 激光放大器 多程放大 有源反射镜 激光二极管 Yb: CNGG laser amplifier multi-pass amplification active mirror laser diode 强激光与粒子束
2023, 35(3): 031003
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
3 中国科学院大学, 北京 100049
根据啁啾脉冲宽带放大动力学理论,采用数值模拟的方法对啁啾脉冲在钕玻璃多程放大系统中的放大特性及脉宽压缩特性进行了系统分析。首先分析了光谱未预补偿情况下,放大系统不同输入参数配置对放大脉冲各参数特性以及压缩后脉冲脉宽、信噪比的影响。利用基于修正输入的正向反馈迭代方法,获得了输出脉冲一定的情况下,所需要的输入脉冲波形和频谱分布。最后,将啁啾脉冲扩展至三维空间,反演分析计算小信号增益系数在空间非均匀分布时的脉冲放大特性,给出啁啾宽带放大计算中数据量大的解决方法。本文结果对高功率钕玻璃多程放大系统的啁啾脉冲放大优化设计有一定的参考意义。
激光器 啁啾脉冲 钕玻璃 多程放大 波形反演 三维分布
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The Laguerre–Gaussian (LG) mode beam has very important applications in many research fields. Here, the Theon sieve is first introduced into the laser resonator to generate petal-like laser beams by coherently superimposing two high-order LG modes. The effectiveness was verified by GLAD software. The petal-like laser beam is derived from the light field redistribution and coherent superposition caused by the diffraction effect of the Theon sieve. The relationship between the order of the petal-like laser and the cavity structures has also been investigated in detail. Light field operation in the laser cavity greatly simplifies the optical structure and is more beneficial to optical diagnostics and imaging.
generation super-high order petal-like laser beam Theon sieve Chinese Optics Letters
2020, 18(4): 041404
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对高功率激光多程放大的三维反演问题,提出了基于修正增益迭代算法结合输入输出积分能量曲线法和基于修正输入脉冲的正向迭代算法。利用这两种方法对有增益分布的四程放大进行数值模拟验证,计算结果表明这两种迭代算法都是有效可行的,都可得到输入脉冲时空分离的三维强度分布。计算所得输出脉冲与需求值基本相同,输出能量的相对偏差小于10
-7,第一种方法功率波形的相对偏差小于1%,第二种方法功率波形的相对偏差小于10
-6,很好地解决了由放大饱和效应引起的时空演化畸变。第一种方法主要依靠正逆模型的自洽性,相对直观;第二种迭代算法引入反馈因子,所得结果的精度较高、拓展性强。
激光光学 多程放大 波形反演 增益修正 输入修正 三维分布
