昌成成 1,2潘良泽 1,2徐英明 1,2吴丽青 1,2[ ... ]朱健强 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室,上海 201800
2 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室,上海 201800
3 装备发展部某中心,北京 100034
随着能量输出能力的不断提升,高功率激光驱动器运行对光学元件的性能和打靶光束的质量都有了更高要求。传统测量仪器结构复杂、精度有限,难以满足实验需求。朱健强课题组将计算成像技术引入到高功率激光驱动器的参数测量中,精确测量大口径光学元件的形貌、应力分布、热畸变等特征,脉冲光束的时间、空间、近远场分布等参量,以及激光与物质相互作用的过程;进一步发展相干衍射成像(CDI)技术,开发出单次曝光三维PIE(ptychography iterative engine)技术、多模态相干调制成像(CMI)技术、分束编码成像技术等,建立了相干衍射成像技术的解析模型,在数学上分析了CDI技术解的唯一性。本文主要综述了课题组在惯性约束聚变中计算光学成像技术应用方面的研究进展。
计算成像 相位测量 激光束表征 激光放大器 
光学学报
2023, 43(22): 2200001
周亦诚 1,2覃治鹏 1,2,*谢国强 1,2,**
作者单位
摘要
1 上海交通大学物理与天文学院激光等离子体教育部重点实验室,上海 200240
2 上海交通大学IFSA协同创新中心,上海 200240

理论和实验研究了一种2.8 μm Er∶ZBLAN光纤孤子自压缩放大器。 放大器采用锁模Er∶ZBLAN光纤振荡器作为种子源,锁模脉冲宽度为240 fs,峰值功率为16.9 kW,重复频率为54.3 MHz。通过单级孤子自压缩放大,实验获得了脉冲宽度为110 fs、峰值功率达151 kW的中红外飞秒脉冲输出。

激光器 超快激光器 锁模激光器 激光放大器 红外和远红外激光器 
中国激光
2022, 49(1): 0101009
张静 1,2,*程林 1,2罗传仙 1,2江翼 1,2石悠旖 1,2
作者单位
摘要
1 南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司,江苏 南京 211006
2 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,湖北 武汉 430074
介绍了一种基于分离脉冲的掺铒光纤飞秒激光放大技术及光源装置。该光源采用分离脉冲放大技术将待放大种子脉冲先通过偏振复用方式分割成若干个子脉冲,再由光纤主放大器非线性放大和压缩,从而免去了光栅对或者棱镜对的使用。1.55 μm波段分离脉冲放大技术的特点在于不仅可以有效降低飞秒脉冲放大过程中的光谱非线性畸变,实现无基底的时域脉冲输出,而且可以通过管理泵浦光强度和光纤长度对非线性效应和光谱展宽程度进行精细控制。实验上,研究了主放大器在低非线性条件和高非线性条件下的脉冲放大和压缩效果。其中,在低非线性条件下,主放大器直接输出脉冲宽度830 fs,平均功率3 W的激光,相应峰值功率为36.1 kW;在高非线性条件下,主放大器直接输出脉冲宽度137 fs、平均功率1.54 W的激光,相应峰值功率为112 kW。通过周期极化铌酸锂晶体光学倍频验证了1560 nm飞秒脉冲的对比度,倍频效率最高可达40.3%。
激光技术 激光放大器 掺铒光纤 非线性光纤光学 锁模激光器 
激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1914001
张威 1,2余锦 2,*郑义 1
作者单位
摘要
1 北京交通大学理学院激光研究所,北京 100044
2 中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094
在主振荡功率放大系统工作时,由于增益饱和现象的出现,经常会使输出脉冲发生较大形变,偏离种子激光时域波形,导致输出脉冲波形不可控制。为了得到特定脉冲时域波形,研究者们提出了主振荡功率放大时域整形技术。本文介绍了不同时域整形理论模型的计算方法和实验研究进展,并且指出主振荡功率放大时域脉冲整形技术有望实现更灵活、更精细、更大脉宽范围的脉冲波形输出控制。
激光光学 激光放大 时域脉冲整形技术 主振荡功率放大 
激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1700004
Author Affiliations
Abstract
College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha410073, China
In this paper, an all-fiberized and narrow-linewidth 5 kW power-level fiber amplifier is presented. The laser is achieved based on the master oscillator power amplification configuration, in which the phase-modulated single-frequency laser is applied as the seed laser and a bidirectional pumping configuration is applied in the power amplifier. The stimulated Brillouin scattering, stimulated Raman scattering, and transverse mode instability effects are all effectively suppressed in the experiment. Consequently, the output power is scaled up to 4.92 kW with a slope efficiency of as high as approximately 80%. The 3-dB spectral width is about 0.59 nm, and the beam quality is measured to be M2∼1.22 at maximum output power. Furthermore, we have also conducted a detailed spectral analysis on the spectral width of the signal laser, which reveals that the spectral wing broadening phenomenon could lead to the obvious decrease of the spectral purity at certain output power. Overall, this work could provide a reference for obtaining and optimizing high-power narrow-linewidth fiber lasers.
advanced laser technology and applications fiber laser and applications high-power laser laser amplifiers 
High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(3): 03000e45
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
针对高功率双管级联薄管激光放大器的环域像差补偿需求,提出了一种环域像差自补偿方法。该方法通过一个直角锥镜使非理想薄管激光光路折转,利用往返光路共轭的特性实现畸变波前的自补偿。通过数值模拟仿真,验证了双管结构中单个薄管引入加工误差及光源对准误差时该自补偿方法的校正能力,并详细分析了该方法对双管配合误差的自补偿效果。在此基础上,进一步考虑了直角锥镜误差对双管级联结构波前环域像差补偿效果的影响。结果表明,该自补偿方法能有效抑制双管级联薄管激光放大器中由加工误差和装调误差所引入的环域离轴像差,且对直角锥镜装调误差容限较大,有利于提升薄管激光器的抗失调稳定性。
激光器 双管级联薄管激光放大器 直角锥镜 自补偿 环域像差 
中国激光
2021, 48(13): 1301006
Author Affiliations
Abstract
1 National Center of Laser Technology, Institute of Laser Engineering, Beijing University of Technology, Beijing100124, China
2 Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou510632, China
High-power fiber lasers have experienced a dramatic development over the last decade. Further increasing the output power needs an upscaling of the fiber mode area, while maintaining a single-mode output. Here, we propose an all-solid anti-resonant fiber (ARF) structure, which ensures single-mode operation in broadband by resonantly coupling higher-order modes into the cladding. A series of fibers with core sizes ranging from 40 to 100 μm are proposed exhibiting maximum mode area exceeding 5000 μm2. Numerical simulations show this resonant coupling scheme provides a higher-order mode (mainly TE01, TM01, and HE21) suppression ratio of more than 20 dB, while keeping the fundamental mode loss lower than 1 dB/m. The proposed structure also exhibits high tolerance for core index depression.
fiber design laser amplifiers modeling and optimization optical devices optical materials 
High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e23
作者单位
摘要
北京工业大学理学部, 北京 100124
1024 nm波长的脉冲激光在角分辨光电子能谱测量等领域有着不可或缺的用处,因此采用基于非线性偏振旋转(NPR)锁模的全正色散掺镱光纤激光器作为种子源,搭建了包含光纤可调滤波器的主振荡功率放大系统,实现了1024 nm激光放大输出。理论上基于金斯伯格-朗道方程模拟了NPR锁模的耗散孤子脉冲演化过程,实验上获得了耗散孤子脉冲输出,并且研究了锁模脉冲的建立过程,将其与理论仿真结果相比,结果基本吻合。通过可调滤波器对种子光进行滤波,并进行预放大及放大实验,当放大级泵浦功率为5 W时,得到中心波长为1024 nm、平均功率为1.1 W、脉冲能量为51 nJ、重复频率为21.5 MHz、信噪比为67.5 dB的稳定锁模脉冲输出。
激光器 光纤激光器 锁模激光器 激光放大器 非线性偏振旋转 耗散孤子 
中国激光
2021, 48(5): 0501019
Author Affiliations
Abstract
1 GoLP/Instituto de Plasmas e Fus?o Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais,1049-001Lisbon, Portugal
2 GoLP/Instituto de Plasmas e Fus?o Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais,1049-001Lisbon, Portugal
We address the power scaling issue in end-pumped laser rod amplifiers by studying, experimentally and numerically, the magnitude of thermal lensing in a high-energy diode-pumped Yb:YAG crystal. The spatio-temporal temperature profile of the gain medium and the focal length of the induced thermal lens are determined numerically. The influence of the repetition rate and pumping power on the temperature distribution is analyzed. Experimental measurements covered repetition rates between 1 and 10 Hz and up to 4 kW pumping power.
diode-pumped lasers high-energy laser amplifiers thermal effects in lasers ytterbium-doped laser media 
High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(2): 02000e13
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900;中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室,四川 绵阳 621900;中国工程物理研究院 研究生院,北京 100088
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900;中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室,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
为了控制重频放大器的热致波前畸变,设计并加工了均匀冷却的背面水冷激活镜激光放大器,对放大器的热畸变特性开展了实验研究,实验发现在泵浦功率密度较高即重复频率达到10 Hz,平均功率密度达到200 W/cm2时,放大器的热畸变既影响远场分布又对近场产生显著的调制。近场的调制会给放大器带来较大的损伤风险。为了消除热畸变对近场的调制,首先对泵浦强度分布进行了匀化,然后对介质进行了边缘热平衡控制,消除了热畸变引起的近场调制。通过对上述因素的控制,采用水冷激活镜构型的四程放大器实现了在10 Hz频率下良好运行。在没有进行主动补偿的情况下,实现了远场焦斑优于5倍衍射极限的输出。
激光放大器 二极管泵浦激光器 热效应 水冷激活镜 laser amplifiers diode-pumped lasers thermal effects water-cooled active mirror 
强激光与粒子束
2020, 32(1): 011010

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