带固体相位共轭镜的全固态脉冲抽运高重复频率大能量单纵模MOPA激光器

使用脉冲激光二极管抽运的单纵模激光器作为种子源,通过两级预放大器和两级主放大器的单通放大,得到重复频率400 Hz,单脉冲能量36.5 mJ,脉宽24 ns的单纵模激光输出,且输出光束质量为M2x=1.78,M2y=2.13。应用大口径锥度融石英光纤作为相位共轭镜,获得了大于50%的受激布里渊散射反射率,入射激光被压缩到6 ns左右,大幅提升了脉冲峰值功率;由于相位共轭特性,反射回的激光将沿原路返回再次通过主放大器,补偿了激光晶体中的相位畸变,并再次提取晶体中的能量进行有效放大。双通后输出重复频率400 Hz,单脉冲能量101.25 mJ,脉冲宽度6 ns左右的单纵模激光,峰值功率可高达16.8 MW,光束质量因子为M2x=1.74,M2y=1.93。可见,在应用该相位共轭镜双通过后,光束质量并没有继续恶化,而是有所提升;使用平面镜双通后的光束质量因子M2≈4,从而有效证实了该光纤相位共轭镜补偿畸变的作用。     

提高主振-功率放大系统光束质量的实验研究

设计了一套灯抽运的Nd:YAG主振-功率放大(MOPA)系统,在该系统中使用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜来提高光束质量,其中种子激光源为窄线宽的Cr4+:YAG被动调Q的扭转模激光器,使用两个放大级进行双程放大,在两个放大级之间采用像传递和90°旋光器补偿退偏,在相位共轭镜中采用CCl4,氟里昂112和CS2三种液体进行实验,并测量了SBS反射率和SBS保真度.MOPA系统在20 Hz的重复频率下工作,M2因子为1.6,脉宽为7ns,最大输出能量为600 mJ.     

宽带高光束质量KrF激光器的实验研究

利用SBS作为相位共轭镜,对宽带KrF自由振荡激光器的光束质量进行了改善。在KrF激光能量为36mJ,脉宽为13.7ns,束散角为9.5倍衍射限的条件下,获得输出能量为20.8mJ,脉宽为4.3ns,束散角为6.4倍衍射限的高光束质量宽带KrF激光。     

大口径管状Nd∶YAG放大器

将二极管泵浦单纵模Nd∶YAG 激光器作为主振荡器,三级灯泵Nd∶YAG 放大器及 SBS 相位共轭镜组成双通放大MOPA 系统,经两个放大单元的行波放大,再经过管状放大器放大,实献能量输出10. 59J ,脉宽为4. 76ns ,发散角为6mrad、重复频率10Hz 激光输出。     

光纤相位共轭的四通主振荡功率放大器系统实验研究

报道了应用φ100 mm和φ200mm两种芯径光纤作为相位共轭镜时,四通放大主振荡功率放大器(MOPA)系统的SBS能量反射率、稳定性、保真度、输出能量等性能参量的变化趋势.应用φ100mm光纤时四通放大系统最大输出能量为6mJ,可以获得的最大反射率为41%,SBS能量阈值约为0.73 mJ;应用φ200mm光纤时可以获得最大激光输出能量为21mJ,可以获得的最大反射率为37%,SBS能量阈值约为1.1mJ     

大口径管状Nd:YAG放大器

将二极管泵浦单纵模Nd：YAG激光器作为主振荡器，三级灯泵Nd：YAG放大器及SBS相位共轭镜组成双通放大MOPA系统，经两个放大单元的行波放大，再经过管状放大器放大，实现能量输出10．59J，脉宽为4．76ns，发散角为6mrad、重复频率10Hz激光输出。     

主振荡功率放大激光器中锥度光纤相位共轭镜的实验研究

锥度光纤作为相位共轭镜具有高反射率、高保真度等优点，将3根自制的、规格不同的锥度光纤相位共轭镜应用在重复频率100Hz，脉宽28ns的激光二极管(LD)抽运的高功率脉冲激光主振荡功率放大器(MOPA)系统中，对其受激布里渊散射(SBS)性能以及锥度区尺寸的影响进行了研究。结果表明，芯径大于400μm的大尺寸锥度光纤可以应用于高功率激光系统中，如选择较长的后端光纤长度以及适当的锥度区规格可获得较高的受激布里渊散射能量反射率和输出能量。在应用总长5．2m，锥度区从φ400μm过渡到φ200μm的锥度光纤时，实验获得了高达85％的受激布里渊散射能量反射率和大于21mJ的双通输出能量，激光脉宽被压缩到17ns，最大峰值功率达到兆瓦量级。     

高峰值功率大能量Nd∶YAG激光器

将二极管泵浦单纵模Nd∶YAG激光器作为主振荡器,三级灯泵Nd∶YAG放大器及SBS相位共轭镜组成双通放大MOPA 系统,经两个放大单元的行波放大,实现能量达6.58J ,脉宽3. 6ns ,束散角1. 7mrad ,重复频率10Hz 激光输出,峰值功率达1. 82GW。     

高峰值功率大能量Nd：YAG激光器

将二极管泵浦单纵模Nd：YAG激光器作为主振荡器，三级灯泵Nd：YAG放大器及SBS相位共轭镜组成双通放大MOPA系统，经两个放大单元的行波放大，实现能量达6．58J，脉宽3．6ns，束散角1．7mrad，重复频率10Hz激光输出，峰值功率达1．82GW。     

高能量MOPA脉宽可调激光器

利用MOPA激光种子源,结合氙灯泵浦行波放大方法研制了高能量脉宽可调1 064 nm波段激光器。激光器采用电调制脉宽方式控制MOPA光纤激光器脉冲信号的输出,在保证高光束质量的前提下,实现了脉宽8.6~220.9 ns可调的1 064 nm种子激光输出。选用双通放大级设计,利用氙灯泵浦Nd:YAG晶体实现五级行波放大,分析讨论了抑制自激振荡方法和行波放大过程中脉宽变窄的原因。当氙灯注入能量为60 J,重复频率10 Hz时,实现了脉宽调范围为4.2~173.3 ns的稳定1 064 nm激光输出,单脉冲能量最高可达158 mJ。     

Single-state high-beam-quality XeCl laser with a phase-conjugateBrillouin mirror

A single-stage high-beam-quality XeCl laser, consisting of an oscillator and a double-pass amplifier with a phase-conjugate Brillouin mirror with no optical coupling between the oscillator and the amplifier, is discussed. Maximum output energy of 20 mJ with a pulse duration of 13 ns full width at half maximum has been obtained with a 0.0015-Å (469-MHz) linewidth, 1.2×diffraction-limited beam divergence from a circular 8-mm diameter beam     

MOPA方式高峰值功率脉冲光纤放大器模拟

为了研究如何从脉冲种子光经放大器后获得能量为毫焦级、纳秒级脉宽的激光脉冲,以及重频、受激喇曼效应对输出激光脉冲的影响,采用基于主振荡动率放大方式建立了3级脉冲双包层掺Yb光纤放大器的瞬态理论模型。在不同重频下对能量为10nJ、脉宽为100ns的脉冲种子光经放大后的脉冲能量、峰值功率、平均功率、脉宽及受激喇曼效应进行了数值模拟。计算数据表明,当重频小于200Hz时输出激光脉冲的能量、波形受重频的影响很小,可以忽略不计,在适当参量下受激喇曼效应对各级放大输出几乎没有影响。结果表明,适当选择3级光纤放大器的各项参量可以实现毫焦级的激光脉冲输出。     

高增益亚纳秒脉宽激光Nd:YAG双通放大器

对亚纳秒脉宽激光脉冲进行了双通放大的实验研究。双通放大器增益介质掺杂原子数分数为1.0%,3 mm×120 mm的Nd:YAG棒。为了消除自激振荡和放大自发辐射(ASE)效应,Nd:YAG棒两端面采用1.5°倾角设计。为了获得较高的能量提取效率,通过选择合适的扩束镜倍率,保证主振荡器输出的种子激光光斑面积大约为晶体棒端面面积的80%。主振荡器输出的单脉冲能量为0.16 mJ,重复频率为5 Hz,脉冲宽度为0.964 ns,M2为1.5的种子激光,经过Nd:YAG双通放大后,得到了单脉冲能量88 mJ,脉宽0.975 ns,M2为1.7,不稳定度小于±3%,550倍的稳定高增益亚纳秒激光双通放大输出。     

高能量1 ns Nd:YAG激光器系统

为了实现高能量、窄脉宽的输出,设计了一种半导体端面泵浦Nd:YVO4的主振荡器与功率放大器(MOPA)结构的Nd:YAG激光器。半导体端面泵浦布儒斯特切角Nd:YVO4晶体调Q主振荡器,获得了单脉冲能量0.16mJ,重复频率5Hz,脉冲宽度0.964ns的种子激光输出。通过使用光隔离器和端面切角的Nd:YAG晶体,避免了Nd:YAG双通预放大器的ASE效应,获得了单脉冲能量88mJ,脉宽0.972ns的激光输出。通过空间滤波器后,两级主放大器单通放大后,最终获得了单脉冲能量大于3.25J,脉宽1.051ns,M2为1.9,不稳定度小于±3%ns激光放大输出。     

100-watt average output power 1.2 diffraction limited beam frompulsed neodymium single-rod amplifier with SBS phase conjugation

We describe a solid-state master oscillator-amplifier-laser (MOPA) with a minimum number of elements for the double-pass single-rod amplifier. It produces 100-W average output power of pulsed light with an almost diffraction limited beam. The Q-switched system works with an average repetition rate of about 3 kHz and the pulse width was 70 ns. As active material we used Nd:YALO (Nd:YAP) which has negligible depolarization. The strong thermal lens of the material with focal lengths of less than 15 cm at pump powers of 8 kW was compensated by a phase conjugating mirror based on stimulated Brillouin scattering (SBS). Therefore, the output power could be varied from 2 W up to 100 W without changing the transversal beam profile. The total efficiency of the amplifier including the phase conjugator is 1.25%     

低重复频率脉冲掺镱光纤放大器

为了研究低重复频率两级脉冲掺Yb3+光纤放大器,采用脉冲信号驱动的半导体激光器作为种子光源,产生重频100Hz、半峰全宽100ns、能量30nJ的矩形光脉冲。第1级放大采用单模掺Yb3+光纤放大器,双程放大方案有效地抑制了放大自发辐射,放大后的脉冲能量达到了8.2μJ。第2级放大采用纤芯直径15μm的双包层掺Yb3+光纤放大器,大功率多模半导体激光器连续抽运。结果在抽运功率为7.3W时,放大输出脉冲能量达到了242μJ,放大输出半峰全宽压缩为29ns。输出的光束质量较好,为准单模输出。结果表明,该光纤放大器输出脉冲能量高,具有全光纤化、结构简单的特点。     

1 ns脉宽激光Nd:YAG双通放大的实验研究

对纳秒脉宽激光进行了双通放大的实验研究。主振荡器输出的单脉冲能量为0.16mJ、重复频率为5 Hz,光束质量M2为1.5和脉冲宽度为0.964ns的种子激光,经过掺杂浓度为1.0at%,3mm×120mm的Nd:YAG双通放大器放大后,得到了单脉冲能量为88mJ、脉宽为0.972ns、M2为1.7和不稳定度小于±3%的双通放大激光输出。     

160 W激光二极管抽运电光调Q主振荡功率放大器绿光激光器

介绍了激光二极管抽运的高重复频率、大能量绿光固体激光器研制成果。激光器采用电一光调Q，主振荡功率放大器（MOPA）结构。根据放大器的设计要求，研制了抽运功率达12kW，占空比为15％的激光二极管侧抽运Nd：YAG棒状激光模块。在重复频率500Hz，脉冲宽度15ns条件下，实现了单脉冲能量1．27J的1064nm输出，光束质量β小于2．5。采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体外腔倍频，在基频能量1J，重复频率400Hz，抽运功率密度67MW／cm^2时，获得大于405mJ的绿光输出（平均功率达160W），倍频效率约为40％，绿光光束质量β〈5。