1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，光子器件与材料安徽省重点实验室，安徽 合肥 230031
2 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
4 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
本文报道了一种可满足室外应用的具有重复频率锁定功能的皮秒脉冲光纤激光器。通过选用Figure-9光纤激光器结构，并通过优化腔结构来调控非线性，确保了激光器的快速锁模自启动功能；采用低导热材料绝热封装创建“恒温”微环境，松弛了室外环境下锁定重复频率对PZT频率调谐执行器件调谐量的要求。以此为基础，设计并研制了质量仅为3 kg的10 MHz、20 ps锁模光纤激光器样机。在室温、极端温度（-40 ℃或50 ℃）和振动（加速度为1.5g）环境下，该激光器样机都能保持快速锁模自启动和重复频率锁定功能；在室外环境下，该激光器样机的重复频率锁定功能可抵御夏季高温环境下的10 ℃温度波动。
激光器 锁模激光 皮秒脉冲 重复频率锁定 环境温度
Author Affiliations
Abstract
1 MOE Key Laboratory of Material Physics and Chemistry under Extraordinary Conditions, and Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Physical Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
2 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China
The generation of an autofocusing circular Airy beam (CAB) is realized via a liquid crystal (LC) geometric phase plate with a simple configuration. The fabrication of the LC plate is based on the photoalignment technology and dynamic exposure skill. A focal length of 74 cm is obtained, and the propagation dynamics are consistent with the simulations. Besides, a defocusing CAB is also generated, and the switch between the autofocusing and defocusing CABs can be achieved by controlling the input polarization state. This work provides a convenient and flexible approach to acquire CABs, which will promote the CAB-related applications and researches.
circular Airy beam autofocusing liquid crystal photoalignment technique Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 080008
脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
为了探究高功率连续激光作用下CCD的损伤特性随时间的演化规律, 根据其结构特点和工作原理, 建立了1.06 μm连续激光辐照CCD的六层结构热力耦合三维模型。综合考虑了微透镜聚焦和铝膜开口率等因素的影响, 通过改变CCD不同损伤阶段的激光辐照方式, 数值模拟分析了CCD多层结构的层层损伤机理, 研究了CCD各个损伤阶段的时间阈值, 并与实验结果进行了对比。结果表明, 微透镜聚焦光束阶段, 微透镜由于熔点较低, 发生熔融分解, CCD表现为点损伤; 微透镜熔融阶段, 失去聚光能力, 在应力损伤和熔融损伤共同作用下, 铝膜层熔融剥落, 表现为纵向亮线损伤; 铝膜层熔融剥落阶段, 激光直接辐照在硅电极上, 硅电极上表面熔融, 造成布线电路的损伤, 导致部分像元中的电荷无法转移, 出现横向暗线损伤; 最后, SiO2绝缘层受剪切应力而断裂, 使得硅电极和硅基底相互导通, 造成完全损伤。实验与仿真结果趋势一致, 误差较小, 相互验证。
连续激光 CCD探测器 损伤机理 损伤时间 continuous laser charge-coupled device damage mechanism damage time
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
建立了猫眼回波探测成像光学系统损伤程度的实验系统, 得到激光损伤CCD时猫眼回波峰值功率随辐照时间的变化曲线, 分析了回波峰值功率的变化机理, 并据此建立回波峰值功率变化与CCD损伤程度之间的联系.研究表明, 受CCD不同损伤区域的反射率及粗糙度差异的影响, 猫眼回波峰值功率随CCD损伤程度的加深呈现先显著上升再迅速下降的变化规律, 实际应用时可通过探测CCD猫眼回波强度的变化,再依据此规律来推断CCD各层结构的损伤状态.
激光对抗 激光猫眼回波 CCD光电探测器 回波峰值功率 Laser confrontation Laser cat′s eye echo CCD photodetector Cat′s eye peak power
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
建立了不同损伤状态下光学成像系统的猫眼回波模型, 分析了CCD各层被损伤对猫眼回波功率的影响, 得到猫眼回波功率变化与CCD损伤程度的对应关系, 并通过实验进行了验证.研究发现, 在远场情况下成像光学系统的猫眼回波中心位置光强最强, 且回波功率随CCD损伤程度的加深呈现先显著上升再迅速下降.最后缓慢下降的变化规律, 可由此判断CCD各层结构的损伤状态.研究结果对远场条件下CCD被损伤程度的实时监测有一定的参考价值.
猫眼回波模型 回波功率变化 CCD的损伤程度 远场 CCD CCD Cat′s eye echo model Variation of echo power Degree of damage to CCD Far field
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 31604部队, 江苏 无锡 214000
研究了1.06 μm连续激光辐照损伤CCD探测器的进程及不同损伤阶段CCD探测器成像能力的削弱程度。通过电子显微镜(SEM)扫描分析损伤机理, 结合损伤状态下的CCD图像, 解释了各损伤阶段成像质量变化的原因。结果表明：在点损伤阶段, 微透镜熔融汽化, 失去聚焦光束的能力, 使得进光量减少, 图像灰度降低, 同时汽化的微透镜冷却后附着在封装玻璃表面, 这是成像质量下降的主要原因; 在线损伤阶段, 激光对探测器多层结构有更深层次的损伤, 使得部分像元失去成像能力, 加上激光对封装玻璃的损伤, 使得CCD探测器的成像能力逐渐降低。以已有的评估方法为基础, 通过清晰度评定和形态学检测相结合的方式, 建立了损伤评估模型, 对不同损伤阶段的成像能力和成像质量进行评估, 获得了损伤时间、损伤形貌、损伤阶段和探测器成像能力的对应关系。
光学器件 激光损伤 连续激光 电荷耦合器件探测器 损伤评估
1 电子工程学院, 安徽 合肥230037
2 红外与低温等离子体安徽省重点实验室, 安徽 合肥230037
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥230037
为研究纳秒激光作用下的VO2薄膜的相变特性, 采用泵浦-探测技术进行实验。首先, 利用直流磁控溅射法制备VO2薄膜, 经X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析表明样品质量较高。然后, 测量VO2薄膜在波长532 nm处的透过率随温度的变化情况, 发现透过率随温度升高由32%上升到37%, 与红外波段完全相反。在此基础上, 选择1 064 nm泵浦光和532 nm探测光研究激光参数中能量密度和重频对VO2薄膜相变特性的影响, 同时结合ANSYS有限元软件对纳秒激光作用下VO2薄膜的单脉冲温升情况进行分析。结果表明: VO2薄膜在大于30 mJ/cm2的纳秒激光能量密度作用下, 单脉冲温升可达相变温度, 最小相变响应时间在14 ns左右。进一步提高纳秒激光能量密度, 其相变响应时间略有增加但变化不大。在100 Hz以内改变纳秒激光重频对VO2薄膜的相变响应基本无影响。VO2薄膜的相变恢复时间随着纳秒激光能量密度的增大而呈自然指数增加, 其变化过程与基底材料和纳秒激光参数密切相关。因此, 可以通过优化VO2薄膜基底材料参数提高其激光防护效果。
VO2薄膜 泵浦-探测 纳秒激光 532 nm激光 相变响应时间 相变恢复时间 vanadium dioxide thin films pump-probe nanosecond laser 532 nm laser phase change response time phase recovery time
1 中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
激光冲击是一种以高功率脉冲激光辐照金属材料的新型表面改性处理技术。在水约束层和 记号笔涂层作保护层的情况下,对铝、钛和不锈钢3种典型的金属结构材料进行激光冲击对比实验, 获得强激光冲击作用下3种金属结构材料的损伤特性,并定量分析了激光冲击次数与金属材料表面凹坑 深度的关系。结果表明:凹坑深度与冲击次数呈线性关系,且斜率与金属材料的屈服强度成反比。 为探究激光冲击光斑形貌对金属材料损伤的影响,对比了方斑和圆斑的冲击情况。测试数据显示试件 表面损伤形貌与光斑一致且圆斑造成的损伤更严重。
激光技术 损伤特性 激光冲击 金属材料 衍射光学元件 laser techniques damage characteristics laser shock metallic material diffractive optical element
电子工程学院 脉冲功率与激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
在考察InGaAs p-i-n管对锁模激光响应的实验中, 发现其响应电压在经历一个快速的上升沿和缓慢的拖尾以后有一个明显的负电压.在二极管的线性响应阶段, 负电压与正电压的峰值之比大约在0.18左右, 且不随激光脉冲能量的增大而改变;在二极管的非线性响应阶段, 随着光脉冲能量的增大, 负电压逐渐变小最终消失.通过对p-i-n管的等效电路模型的建立以及对RLC振荡电路方程的求解, 认为负电压的产生是由于二极管表现出了可观的电感特性, 而负电压的消失是由于二极管的结电容随着光脉冲能量增大而增大的结果.该研究结果对InGaAs p-i-n管的设计和制造具有一定的理论指导作用.
锁模激光 负电压 等效电路 电感 结电容 HU Wei SUN Xiao-Quan DOU Xian-An
解放军电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
基于扩展的标量非线性薛定谔方程，理论研究了不同抽运方式对正色散腔被动锁模掺镱光纤激光器输出特性的影响。结果表明，在初始总增益相同条件下，对于给定的增益饱和能量，反向抽运时耗散孤子的光谱宽度和脉冲宽度均比正向抽运时小，而对应的脉冲峰值功率比正向抽运时高，并且反向抽运时脉冲的啁啾线性拟合度相比正向抽运时低。当增益饱和能量相同时，正、反向抽运获得的耗散孤子的能量相等，但两种抽运方式下耗散孤子的光谱和时域波形的差异程度随增益饱和能量的增加而增大。
激光器 光纤激光器 被动锁模 耗散孤子 正向抽运 反向抽运 中国激光
2014, 41(12): 1202003
