红外与激光工程
2021, 50(10): 20200461
1 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 621999
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621999
3 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
针对高功率大口径Nd∶YAG板条放大器自发辐射放大(ASE)的问题,基于几何光学光线追迹手段,提出了一种简化的ASE三维计算模型,修正了荧光侧面的漫反射情况以及受激发射截面温度效应引入的计算误差。通过数值仿真确定了大口径板条(尺寸为150.2 mm×40.0 mm×2.5 mm)各个表面上的荧光反射对ASE效应的贡献权重,计算了不同泵浦功率下小信号的增益情况。通过板条放大实验分析了ASE效应对板条放大性能的影响,并与模拟结果进行对比,验证了计算模型的有效性。
激光光学 板条放大器 自发辐射放大 小信号增益系数 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 151402
1 中国空气动力研究与发展中心 高超声速冲压发动机技术重点实验室, 四川 绵阳 621000
2 国防科技大学 航天科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
将基于周期性温度激励的主动控制技术引入“混合型气动CO2激光器(MGDL)”研究, 通过数值计算深入研究了周期性温度激励对MGDL主/副气流混合特性及小信号增益系数的影响。研究结果表明: 与未施加周期性温度激励的情形相比, 在MGDL副喷管出口位置施加特定幅值及特定频率的周期性温度激励后, 可以显著增强主/副气流的混合效果并大幅提高混合喷管中的小信号增益系数。激励幅值和激励频率对主/副气流混合特性及小信号增益系数有重要影响: 随着激励幅值的增加, 小信号增益系数先增大后减小; 在混合喷管下游区域, 文中所选的六种激励频率条件下获得的小信号增益系数均高于未施加周期性温度激励时的情形; 随着激励频率的增加, 主/副气流的混合效果越来越好, 但当激励频率增加到一定值后, 主/副气流的混合效果不再发生变化。
混合型气动CO2激光器 周期性温度激励 混合增强 小信号增益系数 mixing gasdynamic CO2 laser periodic temperature excitation mixing enhancement small signal gain coefficient 红外与激光工程
2019, 48(6): 0606003
1 苏州科技大学机械工程学院， 江苏 苏州 215009
2 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
利用边缘光线原理设计了基于非成像反射腔的棒状放大器，采用相同氙灯放电参数和钕玻璃棒尺寸，数值模拟了成像和非成像两种不同反射腔作用下放大器钕玻璃棒的储能密度，并实验研究了小信号增益系数，模拟和实验结果吻合度较高。非成像反射腔具有特殊光学结构，能够反射全部抽运光至钕玻璃棒表面，从而提升光电转换效率，减少废热产生，提高抽运效率和放大器增益性能，使放大器更加高效、经济。
激光技术 激光放大器 抽运反射腔 增益介质 小信号增益系数 非成像 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 071408
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621999
2 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 621999
3 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
4 同济大学物理科学与工程学院, 上海 200092
分析了Nd∶YAG板条中产生强烈放大自发辐射(ASE)的原因,开展了抑制高增益激光板条中ASE的理论和实验研究。抽运光占空比为8%,峰值抽运功率为21.38 kW,波长为1064 nm连续探测光的注入光强为4 W/cm
2,在Nd∶YAG板条上、下表面镀制普通倏逝膜和多层复合膜时探测光功率的放大倍率分别为1.82和1.92,Nd∶YAG板条总储能增大了4.6%。实验结果表明:通过对Nd∶YAG板条上、下表面镀制多层复合膜,可在一定程度上抑制板条内的ASE效应,增大激光板条的总储能。
激光光学 放大自发辐射 小信号增益系数 全内反射 多层复合膜 光学学报
2017, 37(12): 1214003
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所 高功率激光单元技术研发中心, 上海 201815
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
4 中国科学院 上海光学精密机械研究所 高密度光存储技术实验室, 上海 201800
比较了国内外高功率激光钕玻璃的主要性质及发展状态, 重点分析了中国科学院上海光学精密机械研究所近年来研制的大口径N41型激光钕玻璃的物理性能及其在400 mm口径片状放大器系统中的增益特性。利用优化片状放大器技术方案, 测定了N41钕玻璃与N31~42钕玻璃的小信号净增益系数和大口径增益均匀性。实验显示, 在相同测试条件下, N41型钕玻璃的某些关键性能参数优于N31型钕玻璃; 在相同抽运条件下, N41钕玻璃和N31钕玻璃的平均小信号净增益系数分别达到5.3%和5.16%, 远优于神光-Ⅲ主机N31~35钕玻璃的在线测试结果; 385 mm口径内N41钕玻璃增益均匀性为1.085∶1, N41钕玻璃的包边性能满足装置使用要求。结果表明: 新型N41钕玻璃的增益性能较N31钕玻璃有了显著提升, 在放大器结构优化的条件下, 可满足下一代ICF激光驱动系统的需求。
激光聚变 激光材料 N41钕玻璃 增益性能 小信号增益系数 laser fusion laser material N41 Nd:glass gain characteristic small-signal net-gain parameter 光学 精密工程
2016, 24(12): 2925
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 国防科技大学 光电科学与工程学院, 长沙, 410073
利用角谱传播理论和薄层增益近似的方法, 针对不同小信号增益系数的增益介质, 在MATLAB平台上计算了正支虚共焦非稳腔的光场模式, 分别得到了高斯型、沿x方向高斯型、沿x方向偏光轴高斯型的光场的相位分布和振幅分布。计算结果表明, 增益介质的小信号增益系数的分布对光场的强度分布有决定性的影响。
非稳腔 角谱传播 薄层增益近似 小信号增益系数 光场模式 unstable resonator angular spectrum propagation thin layer gain approximation small signal gain coefficient optical field mode
国防科技大学 航天与材料工程学院,长沙 410073
DF 化学激光器涉及到多组分的高速化学反应流,组分、反应方程、速率常数的选择对计算结果有着重要影响。通过对DF 化学激光器反应动力学模型的讨论,给出了简化模型的依据,并且分别运用几组简化反应模型进行数值模拟,分析与完全反应模型相比,简化对激光器小信号增益系数和DF 激发态分子空间分布的影响。推荐了一个针对(NF3+H2+He)/D2 燃料体系,DF 化学激光器“冷反应”系统的11 组分23 方程简化模型,在很大程度上减少了计算量,有利于反应流场数值仿真的编程实现。
氟氘化学激光器 小信号增益系数 化学反应动力学 DF chemical laser small signal gain coefficient chemical kinetic model
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
片状放大器系统是高功率激光装置中最重要的能量和功率来源。主要分析高功率激光驱动器中片状放大器的能量传输和转换问题。放大器中能量转换主要通过储能模块、脉冲氙灯、抽运腔和增益介质等单元实现。通过理论模拟和实验的方法,结合原型装置(TIL)片状放大器,详细研究了不同能量转换环节的效率对放大器整体性能的影响。研究表明,目前原型装置所使用的激光片状放大器通过初步的优化设计,已经达到了5%/cm的小信号增益系数,满足了装置要求。但由于受到关键单元器件加工技术的限制,并没有达到最优化的设计指标。高效率放大器不仅是考虑放大器设计和运行成本的需要,更是保证放大器系统稳定高效运行的需要。
激光技术 片状放大器 小信号增益系数 能量传输 氙灯
1 四川大学电子信息学院,四川,成都,610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
根据原型装置主放大系统组合式四程放大结构的特点,计算分析了放大过程中注入能量、放大增益及损耗的微小起伏对系统输出能量稳定性的影响.根据原型装置集成实验结果,分析了目前原型装置单路输出能量稳定性水平.研究结果表明:注入能量越大,其变化对输出能量影响越小;小信号增益系数对输出能量的影响明显大于注入能量;系统输出能量稳定性对腔内光学元件的透过率变化要求高于腔外光学元件.在3 ns基频光输出达标点处要使输出能量不稳定性控制在5%以内,注入能量起伏要低于10%,腔内放大片小信号增益系数起伏要低于1%,腔内光学系统损耗起伏要低于2%.
原型装置 四程放大系统 小信号增益系数 能量稳定性 TIL Four-pass amplification Small gain coefficient Output energy stability 强激光与粒子束
2005, 17(10): 1509
