Dan Wang 1,2,3,*Ping He 2Tangjian Zhou 2Mi Li 2[ ... ]Rihong Zhu 1
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 Institute of Applied Electronics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 430079, China
3 Graduate School of China Academy of Engineering Physics, Beijing 100193, China
A high-power CW Yb:YAG slab laser amplifier with no adaptive optics correction has been experimentally established. At room temperature, the amplifier emits a power of 22 kW with an average beam quality (β) of less than 3 in 0.5 min. To our knowledge, this is the brightest slab laser without closed-loop adaptive optics demonstrated to date. In addition, an extracted power of 17 kW with an optical extraction efficiency of 33%, corresponding to a residual optical path difference of less than 0.5 µm, is achieved with the single Yb:YAG slab gain module. The slab gain module has the potential to be scalable to higher powers while maintaining good beam quality. This makes a high-power solid-state laser system simpler and more robust.
laser amplifier Yb:YAG slab laser surface quality pumping uniformity 
Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031402
Jiajun Wang 1†Peishen Li 2Xingqi Zhao 1Zhiyuan Qian 2[ ... ]Jian Zi 1,4,5,6,*
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Surface Physics, Key Laboratory of Micro- and Nano-Photonic Structures (Ministry of Education) and Department of Physics, Fudan University, Shanghai, China
2 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Electronics, Peking University, Beijing, China
3 College of Physics, Chongqing University, Chongqing, China
4 Institute for Nanoelectronic devices and Quantum computing, Fudan University, Shanghai, China
5 Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing, China
6 Shanghai Research Center for Quantum Sciences, Shanghai, China
Optical bound states in the continuum (BICs) have recently stimulated a research boom, accompanied by demonstrations of abundant exotic phenomena and applications. With ultrahigh quality (Q) factors, optical BICs have powerful abilities to trap light in optical structures from the continuum of propagation waves in free space. Besides the high Q factors enabled by the confined properties, many hidden topological characteristics were discovered in optical BICs. Especially in periodic structures with well-defined wave vectors, optical BICs were discovered to carry topological charges in momentum space, underlying many unique physical properties. Both high Q factors and topological vortex configurations in momentum space enabled by BICs bring new degrees of freedom to modulate light. BICs have enabled many novel discoveries in light–matter interactions and spin–orbit interactions of light, and BIC applications in lasing and sensing have also been well explored with many advantages. In this paper, we review recent developments of optical BICs in periodic structures, including the physical mechanisms of BICs, explored effects enabled by BICs, and applications of BICs. In the outlook part, we provide a perspective on future developments for BICs.
bound state in the continuum light trapping topological charge polarization vortex momentum space light field manipulation photonic crystal slab nanophotonics 
Photonics Insights
2024, 3(1): R01
宋艳洁 1,2朱铎 1,2薄勇 1,2,*彭钦军 1,2李江 3
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所 固体激光重点实验室,北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室,北京 100190
3 中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 201899
高功率固体激光在先进制造、能源、信息、医疗及**等领域有广泛应用。激光陶瓷材料具有掺杂浓度均匀可控、抗激光热损伤能力强、易于制备大尺寸和复合结构等优点,被认为是高功率固体激光的重要增益材料。报道了本课题组近年来在高功率陶瓷板条激光方面的主要研究进展。采用中国科学院上海硅酸盐所制备的大尺寸Nd:YAG陶瓷板条,实现了平均功率4.35 kW的1064 nm脉冲激光输出,脉冲宽度为160 μs,重复频率为400 Hz。此外,采用中科院上海硅酸盐所制备的大尺寸Yb:YAG陶瓷板条,实现了平均功率9.8 kW的1030 nm脉冲激光输出,脉冲宽度为560 μs,重复频率为160 Hz,光光转换效率为60%。这些研究表明,激光陶瓷材料具备实现高功率、高光束质量与高效率激光的潜力。
激光 高功率 陶瓷 板条 YAG lasers high power ceramics slab YAG 
应用光学
2023, 44(6): 1195
许缉熙 1,2王欣 1唐景平 1陈伟 1,*[ ... ]胡丽丽 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
钕玻璃激光放大片在热恢复后的剩余温度场对于光束退偏和波前畸变具有重要的影响。当冷却过程中出现不对称情形,将导致剩余温度场的不对称,从而影响到高功率激光光束发次之间的重复性。本文在对N41型钕玻璃四周包边侧弱冷和强冷所导致的剩余温度场分布特征进行模拟分析的基础上,重点研究了包边侧不对称冷却所导致的剩余温度场的变化。这种变化的程度与钕玻璃四周包边侧冷却的强弱有关,并进一步分析了由弱冷转为强冷时钕玻璃激光放大片的通光面和四周包边界面上各自的散热量。
材料 钕玻璃主放大片 有限元模拟 剩余温度场 不对称冷却 光束稳定性 
激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2116001
李凯 1,2宋长禹 3岳剑峰 1,2贾梦瑜 1,2[ ... ]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 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
3 天津凯普林光电科技有限公司,天津 300300
亚纳秒激光因其对光电器件的损伤优于纳秒激光和飞秒激光,而被广泛应用于光电对抗领域。然而,在常规水冷条件下实现输出数百赫兹焦耳级亚纳秒激光还面临较大的挑战。笔者课题组面向**重大需求,结合端面泵浦微片晶体百皮秒激光产生技术和多程多级板条激光放大技术,对板条激光器的放大性能进行大量的实验研究,并提出了温控双端泵浦技术,弥补双端泵浦结构的缺陷。实现板条激光器单脉冲能量952 mJ,重复频率500 Hz的激光输出,这将为光电对抗系统所需的高重频大能量激光提供优质光源。
板条激光 双端泵浦 高重频 亚纳秒 slab laser dual-end pumping high-repetition rate sub-nanosecond 
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230423
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院光学工程研究部,北京 100094
2 中国科学院大学光电学院,北京 100049
本文报道了一种基于传导冷却端面泵浦板条(CCEPS)结合正交Porro棱镜谐振腔,采用中心波长为805.8 nm(60 ℃时)、半峰全宽为6.8 nm的泵浦源,可实现在15~70 ℃宽温度区间工作的激光器。实验上获得了脉冲能量为49.82 mJ、脉冲宽度为8.11 ns、重复频率为20 Hz的脉冲激光输出,光斑直径为2.12 mm,发散角小于2 mrad,峰值功率达到6.14 MW,输出能量不稳定度在-1.5%~+1.5%以内。实验测得的激光器输出能量随温度的变化曲线与理论计算得到的板条对泵浦光的吸收效率随温度的变化趋势具有较好的一致性。将该模型进一步优化,设置宽光谱泵浦源的中心波长为806 nm(25 ℃时),激光器的温度不敏感区间较本实验测试温度区间拓宽了将近一倍。
激光器 正交Porro棱镜谐振腔 端面泵浦板条 宽温区 高可靠性 
中国激光
2023, 50(19): 1901006
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
400 mm口径片状放大器增益性能退化是国内外惯性约束聚变(ICF)激光装置长期运行所面临的主要问题之一,直接影响激光装置的输出能力与光束质量。对造成片状放大器增益退化的因素开展了分析,建立了各因素的归一化理论分析模型,并利用2组九片长的400 mm口径4×2组合式片状放大器系统开展了实验研究,无维护策略条件下经过10年、3 000发次运行后增益性能平均退化了10.2%,符合理论预期。以此制定了大口径片状放大器的维护策略,实现了系统长期的增益性能退化率优于1.5%,满足ICF激光装置长期运行要求。
惯性约束聚变 片状放大器 增益退化 维护 inertial confinement fusion slab amplifier gain degenerate maintance 
强激光与粒子束
2023, 35(9): 092001
樊健生 1,2,*丁然 1,2
作者单位
摘要
1 清华大学土木工程系, 北京100084
2 清华大学, 土木工程安全与耐久教育部重点实验室, 北京 100084
近年来, 超高性能混凝土(UHPC)发展迅速, 已较广泛应用于桥梁工程等领域, 在提升耐久性、减轻自重、简化配筋、缩短工期等方面展现出很大优势, 取得了良好的综合经济技术效益。然而, 目前UHPC在房屋建筑结构中的研究还比较少, 应用情况尚不尽如人意。本文以UHPC建筑结构为对象, 对UHPC结构特征及目前的工程应用概况进行总结, 分析了UHPC结构的基本设计原理和方法。着重介绍了本课题组近年来有关UHPC建筑结构构件和节点的相关研究成果, 包括新型轻质保温夹芯屋面板、新型夹芯楼板-墙板装配式结构、双向waffle板、装配式混凝土框架后浇梁柱节点等, 总结了UHPC在建筑结构中的合理应用方式和效果。最后, 提出了UHPC建筑结构发展的建议, 以期推动UHPC在房屋建筑中的应用, 提升其综合性能和品质。
超高性能混凝土建筑结构 夹芯板 waffle板 装配式结构连接 免配筋或少配筋 ultra-high performance concrete materials building sandwich panel waffle slab connection in precast structures no or less reinforcement 
硅酸盐学报
2023, 51(5): 1246
Author Affiliations
Abstract
College of Electrical and Information Engineering, Quzhou University, Quzhou 324000, China
An immersed liquid cooling slab laser is demonstrated with deionized water as the coolant and a Nd:YAG slab as the gain medium. Using waveguides, a highly uniform pump beam distribution is achieved, and the flow velocity distribution is also optimized in the channels of the gain module (GM). At various flow velocities, the convective heat transfer coefficient (CHTC) is obtained. Experimentally, a maximum output power of 434 W is obtained with an optical–optical efficiency of 27.1% and a slope efficiency of 36.6%. To the best of our knowledge, it is the highest output power of an immersed liquid cooling laser oscillator with a single Nd:YAG slab.
liquid cooling slab laser oscillator convective heat transfer coefficient 
Chinese Optics Letters
2023, 21(8): 081401
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
在氙灯放电泵浦过程中, 片状放大器片腔内材料在高强度氙灯光辐照下, 存在显著的热解过程, 产生大量的μm级悬浮粒子。针对放大器在线洁净度控制,采取了包括选用有利于洁净控制的材料、消除盲孔与焊缝、深度酸洗刻蚀、高压喷淋清洗和最终的光照清洗等系列有效措施。实验研究结果表明:经过100发次光照清洗,片腔内气溶胶颗粒处于300~1000之间,接近美国国家点火装置(NIF)洁净水平;发次运行完成后,利用约0.4 m/s的氮氧混合气体对放大器腔体进行吹扫,气溶胶颗粒在2 min内可恢复至0值。
片状放大器 洁净度 气溶胶 光学表面损伤 slab amplifier cleanliness aerosol optical surface damage 
强激光与粒子束
2023, 35(6): 062002

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