1 北京工业大学 材料与制造学院激光工程研究所，北京 100124
2 跨尺度激光制造技术教育部重点实验室，北京 100124
3 北京市激光技术工程研究中心，北京 100124
4 北京市高等院校先进激光制造工程研究中心，北京 100124
5 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成，两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作，有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长， 从而实现合束，获得的激光源中心波长锁定在1061.5 nm和1064.6 nm，两谱线中心间距为3.1 nm，组合光束的输出能量为173 mJ，组合光束的光束质量因子M2为2.8 × 2.2；两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ，在合束方向上的光束质量因子M2分别为2.7和2.1，在非合束方向上的光束质量因子M2分别为2.2和1.9；组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%，组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M2基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求，在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。
双波长 Nd:YAG激光器 光谱合束 输出能量 光束质量 dual-wavelength Nd:YAG lasers spectral beam combining output energy beam quality 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230411
强激光与粒子束
2023, 35(7): 071007
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
2 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西 西安 710065
为了实现高精度绝对距离测量，提出了双腔双频Nd∶YAG激光器（TCDFL）合成波绝对距离干涉测量方案。以正交解调Pound-Drever-Hall稳频的大频差TCDFL作光源，采用马赫-曾德尔干涉仪结构，设计了双频激光合成波绝对距离外差干涉测量系统，获得了两路同频外差干涉信号，对其进行比相测量，得到合成波干涉条纹的小数级次；对被测距离进行粗测，可唯一确定合成波干涉条纹的整数级次，从而实现绝对距离测量。建立了频差为24 GHz的二极管泵浦1064 nm正交线偏振TCDFL合成波长标定与绝对距离干涉测量实验系统，实验结果表明：空气中的合成波长标定值为12.4614 mm，其标准差为0.13 μm；当被测绝对距离为900 mm时，其重复测量平均值为899.3851 mm，标准差和测量不确定度分别为1.36 μm和4.08 μm。该实验研究为今后研究开发超精密绝对距离干涉测量仪奠定了坚实基础。
大频差双腔双频Nd∶YAG激光器 正交解调Pound-Drever-Hall稳频 绝对距离干涉测量 合成波长 马赫-曾德尔干涉仪 光外差 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312025
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
2 中物院脉冲功率科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621900
介绍了中能X光机装置触发系统研制和相关实验结果，触发系统包括主机6个支路激光开关的触发和主机放电的触发。其中6个支路的触发由6台YAG四倍频激光器完成，主机放电电触发系统由1台YAG四倍频激光器来触发。实验结果表明：每台激光器出光时间抖动σ小于等于0.3 ns，激光开关导通延迟时间约25 ns，抖动σ小于等于1.2 ns，电触发系统中激光与触发器输出电压之间的时间抖动σ为0.5 ns，匹配负载上电压大于120 kV，前沿约28 ns，脉宽150 ns。中能X光机在杆箍缩二极管负载上获得最大输出为4.2 MV/100 kA的电脉冲，电压脉冲半高宽约55 ns，输出的X射线时间抖动σ为3.4 ns。实验结果表明触发系统具备对6个支路精确调节和控制的能力，确保了中能X光机装置的高可靠性。
激光触发开关 触发 时间抖动 YAG激光器 laser trigger switch trigger time jitter YAG laser 强激光与粒子束
2022, 34(11): 115001
1 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
介绍了一种激光二极管 (LD) 阵列侧面泵浦电光调 Q 的高峰值功率、窄脉宽的 Tm:YAG 激光器。使用 LGS 晶体作为电光 Q 开关, 研究了白宝石堆片和格兰棱镜分别作为起偏器时激光输出的特性。研究表明: 使用白宝石堆片作为起偏器时, 随着泵浦能量的增加会有尾脉冲出现; 而使用格兰棱镜作为起偏器时, 则无尾脉冲。使用格兰棱镜作为起偏器时, 该激光器输出激光中心波长为 2.02 μm, 在重复频率为 10 Hz 时, 可获得最大单脉冲输出能量为 60 mJ、脉冲宽度为 65.6 ns、峰值功率为 0.91 MW、斜效率为 5.41% 的激光输出。
激光技术 Tm:YAG 激光器 电光调Q LD 侧面泵浦 laser techniques Tm:YAG laser electro-optic Q-switched LD side-pumped
1 中国医学科学院，北京协和医学院生物医学工程研究所，天津 300192
2 首都医科大学附属北京友谊医院，北京 100050
3 中国医学科学院，北京协和医学院北京协和医院，北京 100730
本研究的目的在于获得Nd∶YAG激光在血液中传播的几何尺寸损耗与血液厚度的关系，从而获得适用于Nd∶YAG激光在血液中传播的修正朗伯比尔定律的准确表达式。通过所建立的Nd∶YAG激光在离体血液中透过的光检测实验系统，检测得到激光在穿透目标厚度为1.0~2.5 mm（临床脉管性病变的常见血层厚度）的圆柱形血层后的光衰减情况，并基于R语言和统计学方法，建立了几何尺寸损耗与血液厚度之间的线性、对数、指数和乘幂回归模型。其中，线性回归模型的拟合效果最好，R2值可达0.9219，由此获得适用于Nd∶YAG激光在血液中传播的修正朗伯比尔定律表达式。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617023
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022
利用超声剥离法制备了超薄层MoS2纳米片分散液可饱和吸收体, 以石英池为容器插入Nd∶YAG激光器的平凹谐振腔中, 调节谐振腔镜的位置并增大泵浦功率, 成功实现了Nd∶YAG激光器被动调Q脉冲输出。实验结果显示,泵浦功率为2.46 W时, 激光器开始调Q运转。泵浦功率为14.55 W时, 实现了485 mW的脉冲激光输出功率, 重复频率为189.75 kHz, 脉冲宽度为1.2 μs, 对应的最大脉冲能量为2.56 μJ。结果表明, 超薄层MoS2分散液是适用于1 064 nm波长固体激光器被动调Q运转的可饱和吸收体材料。
超薄层MoS2纳米片分散液 可饱和吸收体 Nd∶YAG激光器 被动调Q脉冲 ultrathin MoS2 nanosheet dispersion saturable absorber Nd∶YAG laser passive Q-switched pulse
1 广州医科大学附属口腔医院儿童口腔科, 广州市口腔再生医学基础与应用研究重点实验室, 广州 510182
2 广州医科大学基础医学院生物医学工程系, 广州 511436
为探讨利用光学相干成像技术(OCT)定量评估Er:YAG激光消融后牙本质表面特征的可行性, 以人无龋第三磨牙为试验样品, 制备牙本质圆盘, 用50?μs超短脉宽Er:YAG激光在水喷雾下垂直切削牙本质表面, 对照组为金刚砂球钻切削和砂纸抛光组, OCT观察表层性状及测量表层光强改变, 组织病理切片分析表层结构; 表面切削后使用37%磷酸蚀刻30 s, 扫描电镜(SEM)观察表面形貌, 能量色散X射线光谱仪(EDX)测量表面元素组成。OCT显示, 所有试验组牙本质表层光散射特性均发生改变, 可见高亮层形成, 激光组高亮层厚度高于砂纸组和球钻组(P<0.05)。组织切片显示, 激光组表层可见连续的嗜碱性深染改性层, 球钻组及砂纸组改性层少且不连续, 改性层厚度与OCT高亮层结果相关。SEM显示, 酸蚀后激光组牙本质小管开口扩大, 但未见胶原纤维网暴露。酸处理后激光组的钙、磷含量均高于砂纸及球钻组(P<0.05), 这意味着受激光影响的牙本质变得更耐酸。研究结果表明, OCT可能成为一种可精确评估牙本质表层特性的无创性工具, 这将有助于牙医确定粘接修复策略。
Er:YAG激光 牙本质 光学相干成像技术 元素组成 酸蚀 Er:YAG laser dentin optical coherence tomography element composition acid etching
非相干激光汤姆逊散射诊断只需要假设电子速度满足Maxwell分布, 测量得到的等离子体电子温度与电子密度的数据准确可靠, 是托卡马克和其他磁约束核聚变研究装置上重要的诊断工具, 并朝着高可靠性、 高空间分辨和高重复测量频率的方向发展, 其中高可靠性是前提。 电子的汤姆逊散射截面很小, 其总截面为σT=6.65×10-25 cm2, 通常使用电光调Q的 Nd∶YAG激光器作为散射光源, 激光脉冲宽度约10 ns、 脉冲能量约3 J, 用5~8通道的光谱仪对散射光谱进行测量与分析。 如何对光电探测模块输出的散射脉冲进行数据采集, 是激光散射诊断的关键问题之一。 以前使用电流积分式的数据采集器(Q-ADCs, 如CMC080模块), 在一个确定的时间宽度(如50 ns)将散射脉冲信号积分在采样电容器上, 从而得到散射信号的强度值, 这种方法很难排除电路噪声和外来干扰。 该研究通过使用高速数据采集器(纵向分辨率≥10 bits、 采样频率f≥1 GS·s-1, 如V1742B模块)在包含散射信号在内的时间段(如300~500 ns)进行采集, 获得散射脉冲信号、 等离子体发光的扰动与背景噪声等叠加在一起的数据序列。 利用最小二乘法, 用高斯函数对散射脉冲的波形进行拟合, 然后在50 ns时间宽度对散射波形脉冲进行数值积分, 就得到散射信号的强度值。 结果表明, 高速同步采集技术的使用, 能够用数字滤波技术排除大部分的干扰, 从而提高信噪比, 其幅度可以达到10倍左右。 提取到更加准确可靠的光谱数据后, 以置信水平95%、 误差权重的最小二乘法开展数据处理, 用A.C. Selden散射谱表达式对电子温度进行参数估计, 得到了电子温度的测量值, 其统计误差为3%左右, 优于以前的10%左右。
汤姆逊散射 高温等离子体 Nd∶YAG激光器 散射光谱 电子温度 Thomson Scattering High-temperature plasma Nd∶YAG laser HL-2A tokamak Electron temperature
