1 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
2 北京市遥感信息研究所, 北京 100192
3 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, 长春 130033
为了测量飞秒激光对多光谱滤波片的损伤阈值, 采用钛∶蓝宝石飞秒脉冲激光(800nm、50fs)对多光谱滤光片的前膜进行了激光损伤阈值的实验研究, 并使用显微镜观测了滤光片前膜的损伤形貌。结果表明, 薄膜在不同脉冲辐照次数(1, 2, 5和10)下, 前膜损伤阈值分别为1.68J/cm2,1.56J/cm2,1.44J/cm2和1.42J/cm2, 随着脉冲辐照次数的增加, 损伤阈值降低, 激光脉冲的重复辐射会对薄膜形成累积效应; 由于飞秒激光的宽度极短, 薄膜导带电子由多光子电离产生, 并迅速吸收激光能量, 当其能量大于材料的带隙能时, 会与价带电子发生碰撞产生另一个电子, 进而形成大量的自由电子, 对薄膜造成损伤; 在1-on-1和2-on-1测试方法下, 随着飞秒激光能量密度的增加, 前膜损伤区域的轮廓越来越清晰、规整, 并逐渐出现清晰的分层现象, 这归因于前膜干涉场的分布不同。该研究对多光谱滤波光膜在飞秒激光作用下的损伤效果提供了参考。
薄膜 激光损伤 飞秒激光 损伤阈值 累积效应 干涉场 thin films laser damage femtosecond laser damage threshold cumulative effect interference field
1 中国空间技术研究院 钱学森空间技术实验室，北京00094
2 南京大学 国际地球系统科学研究所，江苏南京1003
3 北京市遥感信息研究所，北京100011
4 北京信息科技大学，北京100192
为了实现偏振成像系统的小体积、低延时和快速目标检测，利用动态视觉传感器对动态场景灵敏度高、成像速度快的特点，提出了基于动态视觉传感器的偏振探测方法。从动态视觉传感器的对比度灵敏度出发，结合光学偏振原理，从理论上证明了基于动态视觉传感器偏振探测方法的可行性。设计并搭建了实验系统，由转台载着偏振片快速转动，由于视场内景物的反射光具有不同的偏振特性，经过旋转偏振片后发生明暗变化，动态视觉传感器快速捕捉变化并成像，系统采用嵌入式GPU（Graphics Processing Unit）控制并实时显示成像。实验结果表明：偏振系统对视场内的偏振度灵敏度为0.148，目标轮廓清晰，并具有良好的可视性。该系统弥补了传统偏振成像装置体积大、成像速度慢的不足，为基于偏振图像的目标检测等应用奠定了基础。
偏振成像 动态视觉 快速图像获取 成像系统 polarization imaging dynamic vision fast image acquisition imaging system 光学 精密工程
2021, 29(12): 2754
针对红外半实物仿真试验中DMD红外景象仿真设备存在的时序同步、高帧频显示、光学匹配等使用问题, 设计与研制了一套能够与常见被测红外凝视成像设备匹配使用的基于DMD的红外景象仿真设备。首先提出了合理可行的同步延时驱动方案和显示控制方案, 设计与研制了同步信号处理电路和驱动电路, 实现了仿真图像的时序同步和高帧频显示; 其次根据常见被测红外凝视成像设备的光学参数, 进行了光学系统设计与仿真, 研制了照明光学系统和投影光学系统, 实现了与常见被测红外凝视成像设备光学匹配。检测结果表明: 该设备能够与多种被测红外凝视成像设备在时序上保持同步, 并实现光学匹配, 输出的仿真图像帧频可达300 Hz、最大可模拟温度为160 ℃、最小可模拟温差为0.03 ℃、最大图像对比度为0.7、空间非均匀性优于1%, 已在红外半实物仿真试验中发挥了巨大作用。
红外仿真 红外景象生成 关键技术 检测 infrared simulation infrared scene generation DMD DMD key techniques test 红外与激光工程
2017, 46(4): 0404003
1 军械工程学院 光学与电子工程系，河北 石家庄 050003
2 北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094
基于Zemax软件下的非序列模式(non-sequential mode)光线追迹法，分别模拟复合结构板条介质抽运端面和掺杂介质区工作端面上的光强度分布。由追迹结果可知，经过整形，在抽运面强度分布均匀的抽运光束经过非掺杂介质区传播到掺杂介质工作端面后光束分布均匀性大大降低。研究表明复合结构板条介质中非掺杂介质区影响了抽运光束，即抽运光在非掺杂介质区传播过程中发生全内反射，导致部分光束在实际工作端面的部分区域发生叠加，从而致使实际工作端面抽运光束分布不均匀。最后，依据平面波导匀化理论，从改变非掺杂介质区长度和入射光束发散角大小角度出发，提出改善抽运光束均匀性的思路，并进行了模拟验证。
端面抽运 复合结构板条介质 不均匀性 光束整形 抽运耦合 平面波导 end-pumped composite slab medium nonhomogeneity beam shaping pump coupling wave guide
1 军械工程学院 光学与电子工程系，石家庄 050003
2 北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094
综述了目前获得高功率激光输出的板条、薄片激光器以及运行于热容模式固体激光器抽运耦合方式的进展，分析了这几种固体激光器的抽运耦合技术路径，比较了各类抽运耦合方式在克服热效应方面的优缺点，展望了固体激光器抽运耦合技术的发展趋势。
激光器 高功率固体激光器 抽运耦合 板条激光器 薄片激光器 热容激光器 lasers high power solid-state laser pumping and coupling slab laser disk laser heat capacity laser
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Key Laboratory of All Solid-State Laser and Applied Techniques, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Research Center of Space Laser Information Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Beijing Institute of Tracking and Telecommunication Technology, Beijing 100094, China
A diode-side-pumped Tm,Ho:LuLiF laser at 2-1m wavelength obtained in a ring resonator and its amplification experiment are reported. At the maximum pump energy of 4.7 J available for the oscillator, the output energy per pulse for the oscillator decreases from 904 to 483 mJ in free running mode, and decreases from 106 to 68 mJ in Q-switched mode, with an increase of pump pulse repetition rate from 1 to 5 Hz. When considering the amplifier, 99-mJ Q-switched output energy is achieved at 5-Hz repetition rate.
固体激光器 Tm Ho:LuLF 2微米 声光调Q 140.0140 Lasers and laser optics 140.3540 Lasers, Q-switched 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2011, 9(9): 091407
1 军械工程学院光学与电子工程系, 河北 石家庄 050003
2 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
3 解放军炮兵指挥学院武器系统工程教研室, 河北 宣化 075100
通过对激光二极管端面抽运板条介质工作特点的分析, 从热传导方程出发, 对端面抽运、传导冷却的板条介质的温度场和热应力进行了理论计算。然后, 基于 LAS-CAD软件的有限元分析 (FEA), 分别对单一板条和复合板条的温度场和热应力分布进行了数值模拟。通过模拟结果可知, 采用复合结构板条介质不仅大幅降低了晶体的温度值, 减小了温度分布不均匀性, 还大大降低了热应力, 从而能有效地减轻了板条介质的热效应。
热效应 有限元分析 端面抽运 温度分布 热应力分布 thermal effects finite element analysis end-pumped temperature distribution thermal stress distribution
1 军械工程学院 光学与电子工程系, 石家庄 050003
2 解放军炮兵学院, 合肥 230031
3 解放军机械化步兵指挥学院, 石家庄 050007
4 中国科学院 上海光学精密机械研究所, 全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
5 解放军73653部队, 福建 泉州 362341
为了得到结构紧凑的高功率、高重复频率固体激光器, 设计了“U”型光学谐振腔, 并利用LAS-CAD软件分析了激光晶体的热效应和激光输出特性。根据仿真结果进行了具体实验, 最终得到了腔长400 mm的紧凑型固体激光器。在重复频率为100 kHz, 泵浦功率为60 W时, 输出功率达到21.6 W,光-光转换效率为36%,斜率效率为39.9%。
激光器 半导体双端面泵浦 全固态激光器 Nd:YVO4晶体 laser laser diode dual-end-pumped all solid-state laser Nd:YVO4 crystal
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Key Laboratory of All Solid-State Laser and Applied Techniques, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Beijing Institute of Tracking and Telecommunication Technology, Beijing 100094, China
The characteristics of diode end-pumped Tm,Ho:LuLiF for continuous wave (CW) running and high pulse repetition frequency (PRF) Q-switched operation are illustrated. In the CW mode, 950-mW output power with a slope efficiency of 24% is obtained. In the Q-switched mode, output energy of 78 μJ under 10 kHz with a slope efficiency of 23% is achieved. The pulse stability, pulse width as a function of pump intensity, and spectral characteristics are also analyzed.
固体激光器 Tm Ho:LuLF 2微米 声光调Q 140.0140 Lasers and laser optics 140.3540 Lasers, Q-switched 140.5680 Rare earth and transition metal solid-state lasers 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2011, 9(2): 021401
1 军械工程学院光学与电子工程系, 河北 石家庄 050003
2 解放军炮兵学院， 安徽 合肥 230031
3 中国科学院上海光学精密机械研究所全固态激光器与应用技术重点实验室， 上海 201800
4 军械工程学院基础部， 河北 石家庄 050003
基于传输矩阵理论,针对端面抽运的U型腔Nd∶YVO4固体激光器谐振腔的稳定性进行了理论分析和数值模拟。通过改变“U”型腔各个臂长得到不同腔臂长条件下谐振腔的稳区范围和晶体中心处的振荡光斑，比较稳区范围以及振荡光斑，找出一组腔参数值使谐振腔能够在较高泵浦功率下保持稳定且振荡光斑足够理想。按照确定的腔参数值进行了具体实验，实验结果表明:按选定参数设计的谐振腔在调Q重复频率为100kHz，泵浦功率为60W时，激光器能够稳定工作并输出21.6W的高重频激光，谐振腔稳区范围的变化规律与理论计算基本吻合。
固体激光器 双端端面抽运 谐振腔稳定性 laser dual-end pumped resonator stability Nd∶YVO4 Nd∶YVO4
