1 北京工业大学 材料与制造学院激光工程研究所，北京 100124
2 跨尺度激光制造技术教育部重点实验室，北京 100124
3 北京市激光技术工程研究中心，北京 100124
4 北京市高等院校先进激光制造工程研究中心，北京 100124
5 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成，两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作，有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长， 从而实现合束，获得的激光源中心波长锁定在1061.5 nm和1064.6 nm，两谱线中心间距为3.1 nm，组合光束的输出能量为173 mJ，组合光束的光束质量因子M2为2.8 × 2.2；两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ，在合束方向上的光束质量因子M2分别为2.7和2.1，在非合束方向上的光束质量因子M2分别为2.2和1.9；组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%，组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M2基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求，在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。
双波长 Nd:YAG激光器 光谱合束 输出能量 光束质量 dual-wavelength Nd:YAG lasers spectral beam combining output energy beam quality 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230411
1 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实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
4 上海大恒光学精密机械有限公司, 上海 201800
通过实验和理论相结合的方式,从热透镜效应角度研究了Er 3+,Yb 3+∶glass在激光二极管(LD)端面抽运条件下的激光输出能量,建立起LD抽运重复频率、Er 3+,Yb 3+∶glass热光系数与空腔运转斜率效率、调Q输出脉冲能量之间的关系。采用平凹腔结构,并以Co 2+∶MgAl2O4作为调Q开关,设计了LD端面抽运被动调Q激光器,实验结果发现,当热焦距大于前腔面光斑半径最小值对应的热焦距时,空腔运转斜率效率与材料的热光系数呈负相关,调Q输出脉冲能量与热光系数及抽运重复频率均呈负相关。基于理论研究,通过热焦距公式、稳定谐振腔的矩阵计算法以及被动调Q的速率方程进行数值模拟,解释并验证上述实验现象。结果显示,可通过降低抽运重复频率和选择低热光系数的Er 3+,Yb 3+∶glass等方式降低热透镜效应实现高脉冲能量的输出。
激光器 热透镜效应 输出能量 Er
3+ Yb
3+∶glass; 抽运重复频率 热光系数 中国激光
2021, 48(17): 1701002
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
为了获得气体流速分布均匀性对激光器注入能量和输出能量的影响，运用计算流体动力学(CFD)方法对放电区流场进行模拟分析，得到放电区气体流速的纵向分布和竖向分布。根据影响流速分布不均匀性的因素，对整个流场进行优化改进。根据流体动力学原理及激光器结构及其轻量化要求，在原有结构基础上增加3层隔板以改善流场分布特性。优化后，放电区气体平均流速达到99.3 m/s，流速的纵向不均匀度为5.2%，竖向不均匀度为7.1%。激光器的重复频率由300 Hz提高到365 Hz，单脉冲注入能量由160 J提高到171.5 J，输出能量由20 J提高到21.8 J，激光发散角减小了0.5 mrad。改善放电区流场分布特性可提高激光器的整体性能。
激光器 横向激励大气压CO2激光器 气体均匀性 计算流体动力学 输出能量 注入能量 发散角
中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
248 nm的KrF准分子激光器在光刻、科研等领域有重要的应用。研制了一台用于刻写光纤布拉格光栅的准分子激光器，设计并完善激光器的机械结构，分析了激光器的均匀放电、预电离等关键技术。通过研究充电电压、工作气体配比和总的工作气体压力对输出激光能量和效率的影响，优化激光器的性能；并对光斑均匀性、光束发散角和能量稳定性进行了测试和计算。该准分子激光器的重复频率为1～50 Hz，最高输出效率达2.0%，单脉冲输出能量最高达360 mJ，当工作电压不低于24 kV时，激光输出能量不稳定度小于1.8%。用该激光器作为光源采用静态相位掩模法在光纤内刻写布拉格光栅，并对刻写结果进行分析和讨论。
准分子激光器 气体配比 输出能量 输出效率 光纤布拉格光栅 excimer laser gas mixture output energy output efficiency Fiber Bragg Gratings 红外与激光工程
2016, 45(1): 0105001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
基于SG-Ⅲ主机装置预放系统，提出一套预放系统能量平衡方案，实现了对预放系统输出能量的精确控制。装置运行实验结果表明，预放系统的能量平衡控制精度达到5.47%。通过对影响预放系统输出能量平衡各项因素的定量分析，指出影响预放系统能量平衡控制精度的主要因素是1 Hz重频能量波动，而提高1 Hz重频能量稳定性的关键在于控制前端系统注入偏振能量波动。
ICF激光装置 预放系统 能量平衡 输出能量稳定性 ICF laser facility preamplifier system energy balance output energy stability 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2541
1 解放军电子工程学院 光电系, 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
2 科苑集团 博士后流动站, 合肥230088
为提高固体激光器的能量利用率, 增大输出能量, 将双掺Nd:Ce:YAG晶体的输出特性与普通Nd:YAG晶体进行了对比研究。分析了Nd3+和Ce3+的吸收光谱对激光晶体初始阈值反转粒子数的影响, 结果显示:双掺Nd:Ce:YAG晶体可以提高晶体对泵浦光能量的利用率及激光器的输出能量, 且可降低阈值泵浦能量。并分别检测了Nd:Ce:YAG激光晶体与Nd:YAG晶体的输出激光能量和阈值泵浦能量, 实验结果表明：在输入电压为750 V时, Nd:Ce:YAG晶体与Nd:YAG晶体的输出能量分别为651.5 mJ 和390.4 mJ, 能量利用率分别为2.31%和1.38%, 激光振荡需要的泵浦能量阈值分别为10.56 mJ和15.21 mJ, 且普通Nd:YAG晶体的斜效率为0.36%, 而双掺Nd:Ce:YAG晶体的为0.49% 。
双掺Nd:Ce:YAG激光晶体 输出能量 能量利用率 阈值泵浦能量 斜效率 double-doped Nd:Ce:YAG crystal output energy energy efficiency threshold pump energy slope efficiency
中国科学院安徽光学精密机械研究所激光技术研究中心， 安徽 合肥 230031
248 nm放电抽运KrF准分子激光器在微电子学和医学等领域有重要的应用价值。在大多数应用中，激光器的最大输出效率和能量都是十分重要的参数。为了提高激光器输出效率和能量，实现KrF准分子激光器的稳定放电，采用新型开关电源和结构紧凑的张氏电极，并通过优化储能/放电电容比例和工作气体配比等方法，研制出了一台小型高效率放电抽运KrF准分子激光器。研究了开关电源对充放电特性的影响，以及气体配比对激光输出效率和能量的影响。该激光器的各项参数相比以往的产品有了较大改善，可重复频率为1~80 Hz，输出效率最高达2.5%，最大单脉冲输出能量380 mJ；当工作电压高于25 kV时，激光输出能量不稳定度约为1.8%。
激光器 准分子激光器 输出效率 单脉冲输出能量 放电抽运 开关电源
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
研究了氙灯抽运脉宽、输出耦合镜的反射率、铒玻璃工作温度以及工作重复频率对铬镱铒共掺磷酸盐玻璃激光输出能量的影响。结果表明, 对于输出能量, 抽运脉宽为2.3 ms(10%最大幅度间)时较好; 综合考虑激光阈值和斜率效率, 输出耦合镜的反射率为85%时较好。此外, 如同大多数激光介质那样, 铬镱铒共掺磷酸盐玻璃的激光输出能量随铒玻璃工作温度的升高和工作重复频率的增加而降低。
材料 激光性质 铬镱铒共掺磷酸盐玻璃 输出能量
燕山大学红外光纤与传感研究所,河北 秦皇岛 066004
介绍了GeO2介质膜空芯传能光纤的基本结构和相关的Miyagi传输损耗公式.在此基础上将通过实验得到的GeO2介质膜空芯光纤中HE11模在空芯光纤处于直线状态和弯曲状态下实测损耗值与Miyagi传输损耗公式经过插值运算得到的理论预测损耗曲线进行了比较,并分析了两者存在差异的原因.文章最后给出了GeO2介质膜空芯光纤在其处于直线和弯曲状态下的输出能量分布特性.
光电子学 GeO2介质膜空芯传能光纤 Miyagi公式 直线损耗 弯曲损耗 输出能量分布
