作者单位
摘要
1 深圳技术大学 新材料与新能源学院,广东 深圳 518118
2 深圳盛方科技有限公司,广东 深圳 518173
为了获得稳定性更好、能量更大的准分子激光输出脉冲,对合束方式提高输出脉冲能量稳定性的可行性进行了理论推导、模拟实验以及合束实验研究。从理论推导得知,当激光输出脉冲能量符合正态分布时,多台激光器合束可以降低输出能量相对标准差。对三台输出脉冲能量分布特性符合正态分布的准分子激光器进行合束模拟实验研究,每台输出脉冲能量平均值约为153 mJ,脉冲能量相对标准差约为1%。两台准分子激光器合束时得到输出脉冲能量平均值为305 mJ、能量相对标准差为0.7%的准分子激光脉冲。三台准分子激光器合束时可以得到输出能量平均值为458 mJ、能量相对标准差为0.6%的准分子激光脉冲。使用两台准分子激光器进行三次实际合束实验,其中两台准分子激光器三次合束分别输出能量平均值约为355、350、330 mJ,相对标准差为1.3%、1.2%、1.4%的激光脉冲;三次合束后分别得到能量平均值为687、694、646 mJ,相对标准差为0.86%、0.79%、0.83%的激光脉冲。模拟实验以及合束实验都表明,合束后的能量相对标准差均小于单台能量相对标准差,即合束提高准分子输出脉冲的稳定性。因此,当单台准分子激光输出脉冲能量符合正态分布且平均能量相当时,多台合束可以有效提高激光输出脉冲的能量稳定性。
准分子激光 脉冲能量 稳定性 相对标准差 excimer laser pulse energy stability relative standard deviation 
红外与激光工程
2024, 53(1): 20230309
Shuailin Liu 1,2,3Bin Zhang 1,2,3,*Yuanzhuang Bu 1,2,3Desheng Zhao 1,2,3[ ... ]Jing Hou 1,2,3,*
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, Changsha, China
We report a Yb-doped all-fiber laser system generating burst-mode pulses with high energy and high peak power at a GHz intra-burst repetition rate. To acquire the uniform burst envelope, a double-pre-compensation structure with an arbitrary waveform laser diode driver and an acoustic optical modulator is utilized for the first time. The synchronous pumping is utilized for the system to reduce the burst repetition rate to 100 Hz and suppress the amplified spontaneous emission effect. By adjusting the gain of every stage, uniform envelopes with different output energies can be easily obtained. The intra-burst repetition rate can be tuned from 0.5 to 10 GHz actively modulated by an electro-optic modulator. Optimized by timing control of eight channels of analog signal and amplified by seven stages of Yb-doped fiber amplifier, the pulse energy achieves 13.3 mJ at 0.5 ns intra-burst pulse duration, and the maximum peak power reaches approximately 3.6 MW at 48 ps intra-burst pulse duration. To the best of our knowledge, for reported burst-mode all-fiber lasers, this is a record for output energy and peak power with nanosecond-level burst duration, and the widest tuning range of the intra-burst repetition rate. In particular, this flexibly tunable burst-mode laser system can be directly applied to generate high-power frequency-tunable microwaves.
burst-mode laser fiber laser high peak power high pulse energy 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e81
张震 1,2段典 1,2陈雨君 1,2魏珊珊 1[ ... ]毛庆和 1,*
作者单位
摘要
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 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
报道了一种基于Figure-9光纤振荡器和单级单模光纤放大器的皮秒脉冲光纤前端。通过优化光纤振荡器腔内光纤长度, 获得了中心波长约为 1064 nm、重复频率10 MHz、脉冲能量0.4 nJ的自启动单脉冲锁模窄带耗散孤子皮秒脉冲;通过优化光纤放大器的增益光纤长度, 对光纤振荡器产生的21.07 ps脉冲进行单级单模光纤放大后, 脉冲能量达10 nJ时的脉冲光谱依然呈钟形结构, 3 dB谱宽和脉宽分别为0.31 nm和19.8 ps, 该皮秒脉冲光纤前端有望在精密加工等领域发挥重要作用。
激光技术 锁模光纤激光器 脉冲能量 非线性相移 laser techniques mode-locked fiber laser pulse energy nonlinear phase shift 
量子电子学报
2023, 40(4): 476
陈观华 1,2,3肖蒲庐 1,2,3张翔 1,2,3陈宇 4袁孝 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 苏州大学光电科学与工程学院,江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室,江苏 苏州 215006
3 江苏省苏州大学现代光学技术教育部重点实验室,江苏 苏州 215006
4 奥徒(上海)激光技术有限公司,江苏 苏州 215123
利用飞秒激光脉冲开展了零热膨胀系数Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)透明微晶玻璃的非光学接触式焊接研究,分析了不同能量飞秒激光焊接LAS透明微晶玻璃的焊缝形貌和剪切强度,并对焊接后LAS透明微晶玻璃的透过率进行了测量。在激光脉冲宽度为300 fs、波长为1030 nm、单脉冲能量为3.0 μJ时,焊接后LAS透明微晶玻璃的剪切强度高达23.51 MPa,光学透过率相对于原始LAS透明微晶玻璃下降了5%。随着单脉冲能量的增加,LAS透明微晶玻璃的光学透过率发生不同程度的下降,改性区域逐渐远离焦点,向激光源方向移动,使得分界面处的焊缝宽度先增大至10.7 μm而后逐渐减小。X射线衍射分析结果表明,在该激光参数下实现了LAS透明微晶玻璃焊接而未产生新的晶相。
激光技术 飞秒激光 透明微晶玻璃 玻璃焊接 单脉冲能量 非光学接触 
中国激光
2023, 50(16): 1602104
屈苗 1,2颜莎 2,*
作者单位
摘要
1 中核战略规划研究总院有限公司 管理研究所,北京 100048
2 北京大学 重离子物理研究所,北京 100871
介绍了压缩等离子体流能量密度诊断存在的问题,基于能量的耗散走向分析及热传导计算模型,针对汽化过程对诊断带来的误差,给出了一种基于测量的质量损失,通过表面退行的有限元计算反推损失相同质量所需输入能量的能量密度修正方法,并对能量密度修正进行了评估,通过此方法得到的修正能量密度与实验结果相吻合,但要获得更准确的能量密度,还需针对屏蔽等离子体、反冲应力波等因素进行能量密度修正,或开发出更准确的能量密度诊断方法。
压缩等离子体流 脉冲能量密度诊断 脉冲能量密度修正 质量损失 有限元 compression plasma flow pulse energy density diagnosis pulse energy density correction mass loss finite element method 
强激光与粒子束
2023, 35(6): 065005
Desheng Zhao 1,2,3Bin Zhang 1,2,3,*Xiran Zhu 1,2,3Shuailin Liu 1,2,3[ ... ]Jing Hou 1,2,3,*
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, Changsha, China

We propose a 2.1 μm high-energy dissipative soliton resonant (DSR) fiber laser system based on a mode-locked seed laser and dual-stage amplifiers. In the seed laser, the nonlinear amplifying loop mirror technique is employed to realize mode-locking. The utilization of an in-band pump scheme and long gain fiber enables effectively exciting 2.1 μm pulses. A section of ultra-high numerical aperture fiber (UHNAF) with normal dispersion and high nonlinearity and an output coupler with a large coupling ratio are used to achieve a high-energy DSR system. By optimizing the UHNAF length to 55 m, a 2103.7 nm, 88.1 nJ DSR laser with a 3-dB spectral bandwidth of 0.48 nm and a pulse width of 17.1 ns is obtained under a proper intracavity polarization state and pump power. The output power and conversion efficiency are 0.233 W and 4.57%, respectively, both an order of magnitude higher than those of previously reported holmium-doped DSR seed lasers. Thanks to the high output power and nanosecond pulse width of the seed laser, the average power of the DSR laser is linearly scaled up to 50.4 W via a dual-stage master oscillator power amplifier system. The 3-dB spectral bandwidth broadens slightly to 0.52 nm, and no distortion occurs in the amplified pulse waveform. The corresponding pulse energy reaches 19.1 μJ, which is the highest pulse energy in a holmium-doped mode-locked fiber laser system to the best of our knowledge. Such a 2.1 μm, high-energy DSR laser with relatively wide pulse width has prospective applications in mid-infrared nonlinear frequency conversion.

dissipative soliton resonance high pulse energy holmium-doped fiber laser system mode-locking 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(1): 01000e12
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
作者单位
摘要
西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安 710021
高脉冲能量和窄脉冲宽度的激光放大器可以应用在诸多领域,例如激光加工、激光医疗美容和激光雷达。种子源激光器与行波放大结构相结合的主振荡功率放大(MOPA)技术,既能保证输出的脉冲激光相关特性(如脉宽和重复频率等)与种子源特性一致,又能实现激光输出能量的放大。因此MOPA技术成为激光放大器工程应用中的主要技术。本课题针对医疗美容对亚纳秒级大能量激光放大器的需求,研制了一台基于亚纳秒微片固体激光器的激光放大器。首先,采用亚纳秒被动调Q微片固体激光器作为种子源。种子源激光器在重复频率为10 Hz,脉冲宽度为487.3 ps时输出能量为190 μJ的1064 nm种子光。然后,利用自制的两个氙灯泵浦Nd: YAG模块作为主放大器对亚纳秒激光脉冲能量进行放大,对放大过程自激振荡产生的能量实现了抑制,有效地提高了放大过程中的能量转换效率。最终,得到了波长1064 nm和532 nm可切换输出,在重复频率为10 Hz时,获得了脉冲宽度496.4 ps,脉冲能量561 mJ@1064 nm,330 mJ@532 nm,能量稳定性2%且光斑均匀的亚纳秒激光输出。
亚纳秒 高能量 氙灯泵浦 波长可切换 放大器 sub-nanosecond high pulse energy xenon lamp pumping wavelength switchable amplifier 
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210200
鲁文举 1,2,3张鑫 1,2,3朱宽 1,2,3杜可明 4王璞 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 北京工业大学材料与制造学部,北京市激光应用技术工程技术研究中心,北京 100124
2 北京工业大学跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室,北京 100124
3 北京工业大学激光工程研究院,北京 100124
4 Edgewave公司,Würselen 52146,德国
本文报道了利用自制低损耗、无节点反谐振空芯光纤传输高功率1064 nm皮秒脉冲激光的研究。光纤包层由7根平均壁厚为700 nm的细玻璃管组成,纤芯直径为42 μm,外径为175 μm。选择脉冲宽度为15 ps且重复频率可调谐的高功率激光器作为实验光源。使用不同长度的光纤进行了传输测试,测试结果表明:当输入单脉冲能量为403 μJ、平均功率为40.3 W、峰值功率为26.8 MW的激光时,最高可实现370 μJ的高能量激光输出,传输效率高达91.8%。分析了超短脉冲经过不同长度光纤后时域和频域的变化情况,结果表明:当光纤长度为1 m时,脉冲保持无畸变传输,光谱发生轻微变形;当光纤长度增长至3.3 m时,由于非线性效应的影响,脉冲宽度展宽至26 ps,光谱展宽至70 nm。本研究表明无节点反谐振空芯光纤有望在超短脉冲激光的传输应用领域发挥重要作用。
激光光学 超短脉冲传输 无节点反谐振空芯光纤 峰值功率 单脉冲能量 非线性效应 
中国激光
2022, 49(3): 0306001
作者单位
摘要
天水师范学院 激光技术研究所,甘肃 天水 741001
报道了一种采用氧化石墨烯作为可饱和吸收体的二极管泵浦的被动调Q和调Q锁模运转的Tm, Ho: LLF激光器。采用透过率分别为3%、5%和9%的输出镜,首先研究了Tm, Ho: LLF激光器的连续运转特性。实验和模拟结果均表明采用透过率为9%的输出镜输出特性最好,当最大泵浦功率为20 W时,连续光输出功率高至1793 mW。接着以氧化石墨烯为饱和吸收体,采用透过率为9%的输出镜研究了Tm, Ho: LLF激光器的调Q和调Q锁模特性。实验表明:当790 nm LD泵浦功率小于7.26 W时,激光处于单纯调Q运转状态;当大于7.26 W时,激光器进入稳定的调Q锁模状态,当最大泵浦功率为20 W时,最大输出功率为1052 mW,锁模重复频率为53.19 MHz,对应的平均单脉冲能量为19.77 nJ,该单脉冲能量是目前2 μm锁模激光器的最高指标,同时证实了氧化石墨烯材料在大能量高功率激光锁模中是发展潜力优良的二维锁模材料。
2 μm激光器 全固态激光器 Tm, Ho: LLF晶体 高单脉冲能量 高功率激光器 2 μm laser all solid-state laser Tm, Ho: LLF crystal high single pulse energy high power laser 
红外与激光工程
2021, 50(8): 20210349

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