作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
2 四川省分析测试服务中心,四川 成都 610066
中国激光
2024, 51(7): 0716003
姜昌浪 1,2康民强 2,*刘记立 1,**吴行才 3[ ... ]韩大匡 4
作者单位
摘要
1 武汉理工大学理学院,湖北 武汉 430070
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
3 思达威(北京)能源科技有限公司,北京 100097
4 中国石油勘探开发研究院,北京 100083
随着人类能源需求的增长,油气钻井活动日益频繁。激光钻井在能源领域具有极大的应用价值,有望实现井下原位玻璃套管的制造,以替代传统金属套管,为油气钻井工程节省大量时间和资金。激光辐照岩石玻璃化的稳定形成是实现玻璃套管的关键因素。基于激光扫描花岗岩实验并结合物相检测和数值模拟方法,对激光烧蚀花岗岩玻璃化的影响因素和机理进行了研究。结果表明,受激光扫描后,花岗岩各组成矿物按熔化的难易程度分别发生熔化和碎裂现象,部分表面转化为深色玻璃;高速气流可有效清除岩石碎屑和粉尘,且能够提高激光作用效率和增加岩石玻璃的附着力;花岗岩易受温度作用而发生破裂,其较低的扫描速度和气流辅助条件有利于玻璃化的形成。在实际工程应用中,采用控制扫描速度和辅助高速气流的方法控制岩石的温度作用,形成稳定岩石玻璃和制造稳固覆盖于硬岩表面的原位玻璃化井壁。本研究探究了激光扫描作用岩石的玻璃化机理,为拓展激光钻井的工程应用提供了重要参考。
油气钻井 激光钻井 玻璃化 花岗岩 套管 温度应力 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514002
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
脉冲时域相干合成技术主要通过对功率放大后的高重频脉冲序列进行时序合成,从而降低激光的重复频率,有效地提升输出脉冲的峰值功率与能量,避免放大过程中高峰值功率引起的非线性效应。该技术与空域相干合成相结合,能够突破单纤激光的性能极限,实现高能量、高平均功率和高峰值功率的超短脉冲激光输出,具有广阔的应用前景。介绍了超短脉冲光纤激光时域相干合成的基本原理和关键技术,综述了时域相干合成系统的发展历程及其关键技术的研究现状,重点介绍了近年来脉冲分割放大与脉冲相干堆积技术的研究进展,并对时域相干合成的不同技术路线进行了分析与比较,最后对其未来的发展方向进行了梳理,为相关领域的研究提供参考。
光纤激光 超短脉冲 时域相干合成 啁啾脉冲 fiber laser ultra-short pulse temporal coherent combination chirped pulse 
强激光与粒子束
2023, 35(11): 111001
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
2 武汉理工大学理学院,湖北 武汉 430070
激光破岩技术在油气开采、矿业挖掘等方面具有很大潜力,然而现阶段有关激光破岩的多数研究还处于理论与实验探索阶段。高能激光钻井破岩是一项涉及光学、材料、力学等学科的复杂技术,需要对激光与岩石作用过程中的物理化学变化、岩石力学性质、激光参数等问题进行研究,在实际应用之前有许多难题需要解决。本文针对激光与岩石作用机理,对近年来的相关研究成果在多方面进行了归纳总结。现阶段对激光破岩机理的研究仍在不断进行,其中数值仿真、实验研究是研究激光破岩的主要方式。此外,本文还总结了激光破岩的应用研究进展,并分析了未来激光破岩的发展趋势。
激光技术 激光破岩 钻井提速 破碎机理 岩石性质 激光参数 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1700007
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
强激光与粒子束
2023, 35(2): 029901
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
数值模拟了基于级联振荡产生4.3 μm高功率连续激光的Dy∶PGS激光器。模拟了级联振荡Dy∶PGS激光器实现稳定连续输出的全过程,计算给出了激光功率和粒子数密度在谐振腔内的空间分布,分析了泵浦光功率、晶体长度和输出镜反射率对4.3 μm激光输出的影响。计算结果表明:级联振荡能有效去除Dy∶PGS晶体的自终止效应,获得高功率、高效率的4.3 μm激光输出;当1.7 μm泵浦光功率为10 W时,4.3 μm激光的输出功率可达2.535 W,斜率效率为29%;晶体最佳长度区间为12~24 mm,闲频光输出镜反射率越高越好,信号光输出镜反射率最佳区间为0.8~0.9。
激光器 中红外激光 级联振荡 数值模拟 Dy∶PbGa2S4晶体; 
光学学报
2022, 42(7): 0714002
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

高功率激光装置中将熔石英透镜置于四倍频晶体之前可有效降低熔石英元件的损伤概率,而实现会聚光束高效倍频是该方案急需解决的瓶颈问题。本文基于非临界相位匹配DKDP晶体系统研究了会聚光束F数对其四倍频效率的影响。研究发现系统F≤30时四倍频效率下降显著,会聚光束四倍频最佳匹配温度随F数和入射激光强度增加而增大;另外,系统F≤20时的四倍频的温度及波长接收带宽显著增加。在此基础上,本文提出了光束分割、温度梯度分布及晶体氘含量梯度分布的方法提升会聚光束四倍频效率,使会聚光束四倍频效率可达80%以上。该研究有助于解决熔石英透镜前置方案的局限性。

非线性光学 四倍频 会聚光束 F数 相位匹配 频率转换效率 
中国激光
2021, 48(9): 0908001
瞿崇兵 1,2康民强 1,2向祥军 1李剑彬 1[ ... ]邓颖 1,*
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
提出了利用1.7 μm和2.3 μm双波长泵浦掺镝 (Dy) 氟化铟 (InF3) 光纤产生4.3 μm中红外激光的方案。计算了泵浦光功率、信号光功率以及粒子数密度在腔内的空间分布,数值分析了泵浦光功率、输出镜反射率、光纤长度、光纤损耗等对激光输出功率的影响。计算结果表明,双波长泵浦能有效地去除自终止效应,进而实现4.3 μm激光输出,激光输出功率主要取决于2.3 μm泵浦光功率。当1.7 μm泵浦光功率一定时,输出激光功率随2.3 μm泵浦光功率的增加呈线性增加;当2.3 μm泵浦光功率一定时,存在最佳的1.7 μm泵浦光功率,其使得激光输出功率最大。研究结论为在光纤中产生高功率连续波运转的4 μm波段激光提供了一种可行方案,该方案对利用双波长泵浦Dy∶InF3光纤激光器获得4 μm波段激光具有指导意义。
激光器 光纤激光 中红外激光 数值模拟 镝离子 
中国激光
2020, 47(8): 0801003
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900;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 621900;中国工程物理研究院 研究生院,北京 100088
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900;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 621900
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
为了控制重频放大器的热致波前畸变,设计并加工了均匀冷却的背面水冷激活镜激光放大器,对放大器的热畸变特性开展了实验研究,实验发现在泵浦功率密度较高即重复频率达到10 Hz,平均功率密度达到200 W/cm2时,放大器的热畸变既影响远场分布又对近场产生显著的调制。近场的调制会给放大器带来较大的损伤风险。为了消除热畸变对近场的调制,首先对泵浦强度分布进行了匀化,然后对介质进行了边缘热平衡控制,消除了热畸变引起的近场调制。通过对上述因素的控制,采用水冷激活镜构型的四程放大器实现了在10 Hz频率下良好运行。在没有进行主动补偿的情况下,实现了远场焦斑优于5倍衍射极限的输出。
激光放大器 二极管泵浦激光器 热效应 水冷激活镜 laser amplifiers diode-pumped lasers thermal effects water-cooled active mirror 
强激光与粒子束
2020, 32(1): 011010
Author Affiliations
Abstract
Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621999, China
Fifth harmonic generation (5th HG) of a Nd:glass laser is an effective way to acquire high-energy coherent deep-ultraviolet radiation near 200 nm. In this work, cascade generation of the fifth harmonic of a Nd:glass laser in a 5 mm ammonium dihydrogen phosphate (ADP) crystal was investigated, and maximum conversion efficiency of 14% and large angular acceptance of 45 mrad were demonstrated at a noncritical phase-matching temperature of 75.1°C. However, as the results reveal, the temperature sensitivity and nonlinear absorption would hinder its high-energy application. As for that, based on the complementary relationship of the angle and temperature in the phase-matching condition, an upgraded focusing 5th HG design coupled with the cylindrical temperature distribution scheme was proposed. By this upgraded focusing design, more than the improvement of the conversion efficiency, the output 5ω near-field intensity distribution turns out to be insensitive to the temperature gradient. Potentially, this idea can be applied for many other frequency conversion schemes such as high-repetition frequency lasers, which have similar temperature gradient problems.
140.3610 Lasers, ultraviolet 140.3515 Lasers, frequency doubled 190.2620 Harmonic generation and mixing 
Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 121403

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