西安电子科技大学计算机科学与技术学院，陕西西安 710071
为真实模拟实弹射击场景，降低**射击训练成本，设计了一种基于铒玻璃激光器的激光射击光学系统。该系统采用两级激光扩束，将铒玻璃激光器出射光束发散角二次压缩，实现极小发散角光束出射，提升了激光射击过程的人眼安全性。铒玻璃激光器出射光束发散角为 15mrad，出射光斑直径 0.3mm，激光扩束倍率 300倍，系统出射光束发散角达 0.035 mrad。距光学系统出光口 1km位置，激光光斑直径约为 120mm，可满足千米射击训练要求，突破了常规激光射击系统百米量级的作用距离限制。设计的光学系统总长度为 364 mm，结构简单，利于工程化，应用前景广阔。
光学设计 铒玻璃激光器 扩束 激光射击 人眼安全 optical design erbium glass laser beam expanding laser shooting eye safety
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
3 中国工程物理研究院成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
建立了包括非热稳定热力学模型、光学传输模型、能量转换模型及非稳腔模型的综合理论分析平台。理论分析得到以下主要结论：谐振腔长度变化对光束质量及光光效率的影响不大，对于给定的增益，激光最佳效率和光束质量分别对应不同的非稳腔放大率。提出非稳腔腔内相位板补偿介质静态畸变提高光束质量的技术措施，并开展实验验证，光束质量由补偿前的5.48倍衍射极限提升到补偿后的2.46倍，输出功率为12.1 kW。
激光光学 非稳腔 高平均功率 高光束质量 相位板 腔内补偿
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所， 北京 100088
利用Nd:GGG晶体开展了非稳腔的设计研究，通过对抽运系统的优化设计，使抽运均匀性提高到94%；建立了热力学计算模型，计算得到了激光介质的温度分布，实验验证了计算模型的可靠性；利用非稳腔理论分析模型优化了非稳腔的设计参数，实现了输出功率大于10 kW、平均光束质量为5.84倍衍射极限的激光输出。
激光器 荧光分布 固体激光器 光束质量 非稳腔 温度分布 中国激光
2011, 38(12): 1202001
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
研究了谐振腔式圆片激光器中放大的自发辐射（ASE）和寄生振荡的物理特征及一些抑制措施的效果。使用解析方法分析了圆片介质中本征寄生模式，指出非平庸的色散关系只允许有限数目稳态纵寄生模存在，使其与主激光进行纵模竞争时处于不利地位。研发了一套数值模拟方法对ASE、寄生振荡和主激光的耦合成长特性进行理论研究,分析了它们之间横模竞争的特点，指出弛豫振荡在ASE效应中扮演重要的角色。并且从实验和理论两方面研究了ASE吸收包边导致的热加载不均匀问题。
片状激光器 放大的自发辐射 谐振腔 寄生振荡 disk lasers amplified spontaneous emission resonator parasitic oscillation
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
均匀抽运及均匀冷却是激光二极管抽运激光器减小热致光学畸变以实现高光束质量输出的核心技术难题。通过开展键合薄片激光均匀抽运及均匀冷却技术的研究，采用透镜压缩结合波导匀化的设计思想，实现了95%以上的抽运均匀性。同时通过对薄片介质冷却通道的优化设计，实现了优于96%的温度分布均匀性。原理验证实验结果表明薄片介质的波前畸变得到了有效控制，当平均抽运功率密度为230 W/cm2时，忽略离焦效应后介质的反射波前畸变均方根值约为0.35 μm。
固体激光器 增益分布 温度分布 光学畸变
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
开展了热容激光器光束质量控制研究，进行了耦合系统的优化设计，采用了透镜压缩结合波导匀化的设计思想，使抽运均匀性提高到90%的水平；进一步建立了有源非稳腔的理论分析模型，针对热容激光器的抽运条件开展了非稳腔的优化设计，实验结果表明实现了2.7倍衍射极限的千瓦级热容激光输出。
激光器 固体激光器 光学畸变 热容 光束质量
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
为了研究热容激光器冷却过程中激光介质的热力学特性,建立了激光介质热力学理论模型。该模型将介质表面的换热作为瞬态导热微分方程的热源,得到冷却过程中热传导模型。获得了激光介质在冷却过程中的瞬态温度场,进一步得到介质的热应力。利用数值模拟,得到了YAG介质和GGG介质在不同冷却条件下的冷却时间、温差和热应力。表面换热系数从0.1 W·cm-2·K-1增加到0.5 W·cm-2·K-1,冷却时间明显缩短;表面换热系数从0.5 W·cm-2·K-1增加到1 W·cm-2·K-1,冷却时间缩短不明显。对于相同体积、相同初始温度场的YAG介质和GGG介质,YAG介质的冷却时间少于GGG介质的冷却时间。在相同冷却条件下,YAG介质的温差小于GGG介质的温差,YAG介质的最大等效应力小于GGG介质的最大等效应力。
激光技术 热容激光器 冷却过程热力学 数值模拟
1 中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
3 中国工程?锢硌芯吭?应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
开展了热容模式下激光介质动态光学畸变研究,初步分析了温度梯度、光弹效应及介质端面变形对整个波前畸变带来的影响,并将光学畸变转化为谐振腔损耗,数值模拟了热容激光器输出功率随时间的变化规律,模拟结果表明:当激光器工作温度低于400 K时,由粒子数玻耳兹曼分布引起的功率下降可以忽略,动态热效应是实验中热容激光器输出功率随时间快速下降的原因.
固体激光器 光学畸变 热容 温度分布 应力分布 强激光与粒子束
2006, 18(10): 1610
1 国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073
2 中国工程物理研究院,激?饩郾溲芯恐行?四川,绵阳,621900
3 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
4 中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
基于激光介质的非均匀内热源模型,利用有限元数值方法,模拟计算了热容模式下高功率激光二极管阵列(LDA) 重复脉冲泵浦片状激光介质的瞬态温度分布和热应力分布及其波前畸变和应力双折射.结果表明:热容模式下,当增益介质不能够被全口径泵浦时,也会出现严重的热效应,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,介质表面的最大轴向位移和最大拉应力随泵浦光斑尺寸缩小而增大;而当全口径泵浦时,介质表面热形变大大减弱,较小的拉应力存在于介质内部,而且泵浦光斑和介质的几何形状对热分布有很大影响.结果还表明,介质片表面变形和热光效应是产生波前畸变的主要原因,而热应力双折射产生的附加相移与激光介质的切割方向有关,它对光束产生较大的退偏作用,从而影响激光器的输出性??理论模型得到了实验结果的验证.
热容激光器 二极管泵浦 热应力 热畸变 应力双折射 有限元分析
