Author Affiliations
Abstract
1 HiLASE Centre, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Dolni Brezany, Czech Republic
2 Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, Czech Technical University in Prague, Prague, Czech Republic
A fully automatic fail-safe beam shaping system based on a liquid crystal on a silicon spatial light modulator has been implemented in the high-energy kilowatt-average-power nanosecond laser system Bivoj. The shaping system corrects for gain nonuniformity and wavefront aberrations of the front-end of the system. The beam intensity profile and the wavefront at the output of the front-end were successfully improved by shaping. The beam homogeneity defined by the beam quality parameters was improved two to three times. The root-mean-square value of the wavefront was improved more than 10 times. Consequently, the shaped beam from the second preamplifier led to improvement of the beam profile at the output of the first main cryo-amplifier. The shaping system is also capable of creating nonordinary beam shapes, imprinting cross-references into the beam, or masking certain parts of the beam.
beam shaping high-average-power laser high-energy laser liquid crystal on silicon spatial light modulator wavefront shaping 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e79
刘滋润 1,2,3陈兴进 1,2,3王楠 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 深圳大学物理与光电工程学院,广东 深圳 518060
2 深圳大学深圳市激光工程重点实验室,广东 深圳 518060
3 深圳大学光电子器件与系统教育部重点实验室,广东 深圳 518060
基于克尔透镜锁模机制,实现了掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器的高平均功率和短脉宽输出。使用功率为16 W、波长为532 nm的连续光进行泵浦,使用高折射率的棱镜对进行色散补偿,同时使用狭缝辅助锁模,实验获得了平均输出功率为4.1 W、脉冲宽度为48 fs、重复频率为74.15 MHz的飞秒脉冲。相比当前同类型激光器参数(20 W泵浦光下输出功率为4 W,脉宽为130 fs,重复频率为76 MHz的飞秒激光),功率提升了2.5%,光-光转换效率提高了28%,脉宽缩短了63%,峰值功率提升了2.8倍。
激光器 高平均功率 克尔透镜锁模 飞秒激光 掺钛蓝宝石 
中国激光
2023, 50(22): 2201002
Bo Ren 1Can Li 1,*Tao Wang 1Kun Guo 1[ ... ]Pu Zhou 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha, China
2 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha, China
3 Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, National University of Defense Technology, Changsha, China
A high-power all polarization-maintaining (PM) chirped pulse amplification (CPA) system operating in the 2.0 μm range is experimentally demonstrated. Large mode area (LMA) thulium-doped fiber (TDF) with a core/cladding diameter of 25/400 μm is employed to construct the main amplifier. Through dedicated coiling and cooling of the LMA-TDF to manage the loss of the higher order mode and thermal effect, a maximum average power of 314 W with a slope efficiency of 52% and polarization extinction ratio of 20 dB is realized. The pulse duration is compressed to 283 fs with a grating pair, corresponding to a calculated peak power of 10.8 MW, considering the compression efficiency of 88% and the estimated Strehl ratio of 89%. Moreover, through characterizing the noise properties of the laser, an integrated relative intensity noise of 0.11% at 100 Hz-1 MHz is obtained at the maximum output power, whereas the laser timing jitter is degraded by the final amplifier from 318 to 410 fs at an integration frequency of 5 kHz to 1 MHz, owing to the self-phase modulation effect-induced spectrum broadening. The root-mean-square of long-term power fluctuation is tested to be 0.6%, verifying the good stability of the laser operation. To the best of our knowledge, this is the highest average power of an ultrafast laser realized from an all-PM-fiber TDF-CPA system ever reported.
chirped pulse amplification high average power thulium-doped fiber laser ultrafast laser 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e73
Author Affiliations
Abstract
1 HiLASE Centre, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Dolni Brezany, Czech Republic
2 Central Laser Facility, STFC Rutherford Appleton Laboratory, Didcot, UK
We report on frequency doubling of high-energy, high repetition rate ns pulses from a cryogenically gas cooled multi-slab ytterbium-doped yttrium aluminum garnet laser system, Bivoj/DiPOLE, using a type-I phase matched lithium triborate crystal. We achieved conversion to 515 nm with energy of 95 J at repetition rate of 10 Hz and conversion efficiency of 79%. High conversion efficiency was achieved due to successful depolarization compensation of the fundamental input beam.
diode pumped solid state laser frequency conversion high energy high average power 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(5): 05000e65
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学光电工程学院,陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学前沿交叉研究院,陕西 西安 710071
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190
4 江苏师范大学物理与电子工程学院,江苏 徐州 221116
半导体激光器泵浦的高功率飞秒激光器在工业加工和生物医学等领域中均发挥着重要的作用。一般而言,无论是被动锁模飞秒激光器还是克尔透镜锁模飞秒激光器,都需要在腔内引入一定的负色散平衡自相位调制,产生稳定的飞秒孤子。特别是随着平均功率的增加,腔内自相位调制增强,需要更多的负色散量进行平衡。常用的色散补偿器件有棱镜对、啁啾镜以及GTI(Gires-Tournois interferometer)镜等,棱镜对导致振荡器结构复杂,而啁啾镜和GTI镜的价格较为昂贵。实现了基于宽带高反镜色散补偿的高功率克尔透镜锁模运转,在泵浦功率为18 W时,利用Yb∶CYA晶体获得了平均输出功率为3.6 W、脉冲宽度为92 fs、100 min功率稳定性均方根值(RMS)为0.46%的稳定锁模脉冲,有利于进一步降低高功率飞秒激光器的成本。
激光器 超快激光 掺镱全固态激光器 克尔透镜锁模 高平均功率 飞秒激光 
中国激光
2023, 50(7): 0701001
曲研 1,2宁超宇 1,3,4邹淑珍 1,4于海娟 1,4[ ... ]林学春 1,4
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 全固态光源实验室,北京 100083
2 北京新材料和新能源科技发展中心,北京 100094
3 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院,北京 101407
4 北京市全固态激光器先进制造工程技术研究中心,北京 100083
掺镱全光纤纳秒脉冲激光器发展迅猛,已经为诸多领域开辟了新的道路,特别是高平均功率、大脉冲能量的纳秒脉冲光纤激光器在激光清洗等领域得到了广泛应用。多路光纤激光合束是实现高平均功率、大脉冲能量激光输出的主要手段,其结构复杂程度取决于单模块激光器的输出特性,提升单模块纳秒脉冲全光纤激光器输出特性对于激光清洗等领域具有重要意义。文中总结了单模块掺镱全光纤纳秒脉冲激光器的研究进展,分析了当前限制其功率和能量进一步提升的主要因素。首先,从主动调Q、被动调Q以及增益开关技术三个层面回顾了纳秒脉冲掺镱全光纤振荡器的研究进展;其次,从大脉冲能量、高平均功率、两者协同发展三个指标层面总结了纳秒脉冲掺镱全光纤放大器的研究现状;最后,从限制高指标掺镱全光纤激光器输出特性的因素出发,展望了其在未来功率和能量提升上的发展趋势。
高平均功率 大脉冲能量 纳秒脉冲 掺镱全光纤激光器 激光清洗 high average power large pulse energy nanosecond-pulse Ytterbium-doped all-fiber lasers laser cleaning 
红外与激光工程
2022, 51(6): 20220055
崔璨 1,2刘旭 3李森森 1,3王月 4[ ... ]吕志伟 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津
3 中国电子科技集团公司光电研究院,天津
4 哈尔滨工业大学 航天学院可调谐(气体)激光技术国家重点实验室,哈尔滨
拍瓦激光装置在粒子加速、二次粒子源产生、惯性约束聚变和放射治疗等特定研究领域体现出重大应用价值。截止2020年,全球范围超过100台超快超强拍瓦激光装置已经建成和正在建设中。为了更好地推进超快激光科学及应用的发展,充分向科研人员开放这些大型激光装置的使用权限并提供技术支持,拍瓦激光装置按照地域被划分在不同的运营组织进行管理,主要分布在北美、欧洲和亚洲等地区。将以世界上强激光科教组织机构为线索,对紧凑型拍瓦级高强度短脉冲激光装置的技术路线、激光参数和相关技术的最新情况展开综述。
拍瓦激光器 高强度短脉冲 高平均功率泵浦 petawatt laser high intensity ultrashort laser high average power pump 
光电技术应用
2022, 37(4): 1
尚建力 1,3王君涛 1,3彭万敬 1,3刘航 1,3,4[ ... ]高清松 1,3
作者单位
摘要
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 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院 高能激光重点实验室, 四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院 研究生院, 北京 100088
高能激光广泛应用于材料加工、科学研究、空间碎片清除、**应用等领域。二极管泵浦高能激光具有结构紧凑,系统简单、全电驱无限弹仓的特点,近年来,各类二极管泵浦高能激光围绕着同时实现高功率、高效率、高光束质量这一总目标发展迅速。详细综述了国内外高平均功率块状固体激光、高功率可见光波段激光、高峰值功率激光、高功率光纤激光、碱金属蒸气激光等二极管泵浦高能激光的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。
二极管泵浦高能激光 高平均功率块状固体激光器 高平均功率光纤激光器 碱金属蒸气激光器 高功率绿光激光器 高峰值功率脉冲激光器 diode-pumped high-energy lasers high-average power bulk solid-state lasers high-average power fiber lasers alkali metal vapor lasers high-power green laser high-peak power lasers 
强激光与粒子束
2022, 34(1): 011007
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院,西安7007
2 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家研究中心,北京100190
高功率、窄脉宽的超快激光在基础科学研究、精密制造和生物医学等领域扮演着越来越重要的角色。在众多飞秒光源中,激光二极管泵浦的掺镱全固态飞秒激光器具有输出特性优异、结构紧凑、简单可靠、成本低廉等优点,成为超快激光领域的研究热点之一。特别是克尔透镜锁模的掺镱全固态飞秒激光器,有望兼备同时输出百瓦级平均功率、百飞秒级脉冲宽度的能力。本文总结了近年来克尔透镜锁模掺镱块材料全固态激光器在高功率窄脉冲输出方面的研究成果,并对实现百瓦级平均功率、十微焦级脉冲能量和高功率GHz重复频率运转给出了展望和方案设想。
超快激光 掺镱全固态激光器 克尔透镜锁模 高平均功率 Ultrafast laser Yb-doped All-solid-state laser Kerr-lens Mode-locked High average power 
光子学报
2021, 50(8): 0850207
作者单位
摘要
北京真空电子技术研究所,北京 100015
介绍一种新型超宽带(相对带宽≥17%)S波段大功率多注速调管的研制过程及研制成果,该速调管首次在S波段实现了17%的相对带宽,带宽指标为国内宽带多注速调管首次实现。通过优化电子光学系统和高频段的参数设计、优化电子枪区的结构设计、优化整管散热系统设计等多项措施,提高电子注流通率及注波互作用效率,降低高频部分的散热压力,使该速调管仅在120 kW的峰值功率下实现了大于30%的效率及40 kW的平均功率。同时,通过近似连续波阴极发射电流密度的低阴极负荷设计、阴极区零部件多项预处理工艺措施等实现了3 ms脉宽的稳定工作及连续24 h稳定工作不打火。为实现3 min内满功率输出及2000 h的寿命,对阴极工作参数、电子枪区的工艺结构进行了反复优化。本项目在能够实现指标的前提下,进行了小批量的生产及车载环境的环境试验,并针对可能产生的不可靠性因素,进行了改进,使产品真正能实现工程化应用,为后续同类产品的设计提供有效的技术参考。
S波段 多注速调管 超宽带 高平均功率 带宽 S-band multi-beam klystron ultra-wideband high average power bandwidth 
强激光与粒子束
2020, 32(10): 103005

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