华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
报道了一种激光二极管阵列双端双程抽运Yb∶YAG板条激光器。基于抽运光在晶体中的吸收特性,建立双端双程抽运与双端单程抽运结构的抽运分布模型,理论分析了双端双程抽运的优点。在抽运光重复频率为400 Hz、脉宽为1 ms、单脉冲总能量为12 J的条件下,利用偏振复用技术实现双端双程抽运板条激光器,获得单脉冲激光的输出能量约为6.13 J,光-光转化效率约为50%。与具有相同掺杂浓度以及相同抽运光吸收效率的双端单程抽运方式相比,双端双程抽运的输出激光能量更高,转化效率更高,稳定性更强。理论分析与实验结果证明双端双程抽运方式有利于进一步提升激光输出的能量与效率。
激光器 激光二极管 双程抽运 Yb∶YAG; 中国激光
2019, 46(11): 1101007
1 中国电子科技集团公司第十一研究所 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
2 中国电子科技集团公司第十五研究所, 北京 100083
3 中国电子科技集团公司第十二研究所, 北京 100016
高功率单频光纤激器在相干探测、功率光谱合成等方面具有广泛的应用前景。 分析了高功率单频光纤激光器中受激布里渊散射效应的抑制方法, 研究了放大级特性对受激布里渊散射效应的影响。采用线宽为70 kHz的单频光纤激光器作为种子源, 经两级光纤放大, 实现了中心波长1 064.1 nm、线宽70 kHz、最高功率为180 W的单频全光纤激光输出, 光-光转换效率71.1%, 光束质量M2x=1.2,M2y=1.21。分析了改变放大级特性前后输出功率提升的原因, 认为改变放大级的温度分布减小了受激布里渊散射效应的增益系数, 提高了输出激光的受激布里渊散射阈值, 促使改变放大级温度分布后的输出功率大幅提高。该激光器的输出功率仅受限于泵浦功率, 进一步提高泵浦功率, 有望实现更高功率的单频光纤激光输出。
光纤激光器 单频 受激布里渊散射 温度分布 fiber laser single frequency stimulated Brillouin scattering temperature distribution 红外与激光工程
2018, 47(11): 1105001
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of North Optics and Electronics, Beijing 100015, China
2 Science and Technology on Solid-State Laser Laboratory, Beijing 100015, China
We demonstrate a high-efficiency and high-power quasi-three-level laser based on a trapezoidal composite slab architecture with a 270 μm-thick Yb-doping surface. The design of a surface-doped slab architecture, temperature effects, laser oscillator model, and laser oscillator experiments with a surface-doped slab as a laser host medium have been presented. By theoretical calculation, the temperature rise in the surface-doped slab is only one seventh of that in the bulk-doped slab at the same maximum pump power of 30 kW. Finally, in the laser oscillator experiments, an output energy of 21.6 J is obtained when the pump energy is 48 J with a repetition rate of 5 Hz and a pulse width of 1 ms. The optical-optical efficiency is 45%.
140.3380 Laser materials 140.3460 Lasers 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2018, 16(10): 101401
MS1和MS2试验星是我国首批设计寿命10年的中高轨导航卫星, 为提高在轨精度和实现卫星精密定位, 作为舱外有效载荷, 两颗卫星均标配搭载了激光反射器。卫星激光反射器光学设计应考虑远场衍射等物理光学影响, 不能仅考虑几何光学理论设计。以试验星反射器为例, 基于角反射器光学远场衍射能量分布理论为基础, 采用最大雷达截面法进行反射器尺寸优化, 利用角度补偿法进行速差补偿角设计, 对反射器表面加工精度、反射表面特性、切割方式等光学参数进行优化分析计算, 并通过合理的机械结构和材料设计, 解决了高量级力学环境、330 ℃高低温度交变、10年空间辐照寿命等环境适应性问题。试验星光学测试结果表明: 参数设计合理, 可实现远场环带能量在预定观测区域的最大化, 在轨观测数据表明反射器工作正常, 测距精度、测距范围等指标满足预期设计, 理论设计和实践相符, 这对今后同类激光反射器的设计具有借鉴和指导意义。
激光反射器 卫星激光测距 光机设计 环境适应性 laser reflector satellite laser ranging opto-mechanical design environmental adaptability 红外与激光工程
2018, 47(8): 0806005
1 四川大学 光电子研究中心, 成都 610065
2 华北光电技术研究所, 北京 100015
3 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
针对高功率、大口径薄片激光器, 提出了采用半导体制冷片阵列对薄片激光介质进行分区域主动冷却的方法, 通过调节各单元半导体制冷片的工作电压, 改变阵列的冷却效率分布, 实现了对薄片激光介质的局部温度的控制, 进而使得薄片介质的横向温度分布均匀, 降低了热效应的影响, 为薄片激光器的冷却设计提供了新思路, 并通过实验验证了该方法的可行性。
薄片激光器 热效应 分区域主动冷却 thin disk laser Nd:YAG Nd:YAG thermal effect district cooling 强激光与粒子束
2012, 24(11): 2527
1 南开大学物理科学学院， 天津 300071
2 华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室， 北京 100015
激光清洗作为环保节能的绿色清洗方法，在钢铁材料表面除漆领域具有重要的应用前景。利用波长为1064 nm，重复频率为0.5~50 kHz可调的声光调Q准连续Nd:YAG激光对钢基底表面漆层样品进行了清洗实验和工作机理研究。模拟和实验结果表明，在钢基底表面漆层脉冲激光去除中，阈值清洗条件下有效清洗机理是振动效应，而有基底损伤时有效清洗机理是振动效应和烧蚀效应；对于厚为50 μm漆层的钢铁基底，在平均功率20 W以上且搭接率为80%时，能够完全清除基板表面油漆而不损伤其基体。在保证激光功率密度和扫描搭接率适当的同时，通过提高激光器输出功率、脉冲重复频率或增加光斑直径，可以获得更好的清洗效果和更高的清洗效率。
激光技术 激光应用 除漆 激光清洗 准连续Nd:YAG激光
1 四川大学电子信息学院， 四川 成都 610064
2 华北光电技术研究所， 北京 100015
利用平面波展开法与时域有限差分法分析计算了一维光子带隙光子晶体腔的特性。得到了品质因子Q为2.2×106，模体积V为0.278(λ/n)3的一维带隙光子晶体腔。分析了渐变区、腔镜子区及缺陷区对腔品质因子Q和模式体积V的影响。引入渐变区、选择适量周期数及一定缺陷区长度都可以提高腔性能。该结论为设计优化一维光子带隙光子晶体腔提供了有效的理论分析依据与指导。
激光光学 光子晶体腔 高品质因子Q 时域有限差分法 一维光子带隙
1 四川大学 电子信息学院， 成都 610064
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
3 华北光电技术研究所， 北京 100015
对大口径的薄片激光器的失调输出特性进行了理论和实验研究，V-型腔由平面输出耦合镜和凹面反射镜及孔径光阑组成。基于矩阵光学和失调衍射积分方程得到了激光器的功率失调曲线。实验测量了在200 Hz泵浦频率下加入不同孔径光阑后谐振腔失调对输出功率的影响和谐振腔失调对光束质量的影响，以及在300 Hz泵浦频率下输出功率分别与平面输出耦合镜和凹面反射镜失调的关系。实验结果表明: 失调输出功率和失调角度成二次函数关系，失调容限和腔镜口径成正比，光束质量因子随失调角度的增大而变小。
大口径薄片激光器 谐振腔失调 失调矩阵 光束质量 large-aperture thin disk laser resonator misalignment misalignment matrix beam quality 强激光与粒子束
2011, 23(12): 3307
