长腔CuBr激光器中的脉冲压缩

近年来,在脉冲激光泵浦的染料激光器研究中,利用长谐振腔结构压缩染料激光脉宽 引起了人们很大兴趣。实验和理论分析都证实,当染料激光器的腔长与泵浦脉冲宽度所对应的长度相近时,可以得到比通常情况下短得多的激光脉冲。 CuBr激光器具有高增益、高重复频率、高平均功率以及结构简单等优点,它和纯铜激光一样,是一种自终止式的脉冲激光器,其脉宽一般在几十毫微秒左右。由于CuBr激光器的增益时间很短,传统的锁模技术很难在CuBr激光器中产生高调制度的稳定的短脉     

二极管端面泵浦Nd∶GdVO4晶体瞬态温场分析

为解决脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体瞬态热效应问题,构建了激光二极管端面泵浦激光晶体热模型,运用解析分析法研究了Nd∶GdVO4晶体的瞬态温场分布。考虑到Nd∶Gd-VO4晶体具有热传导各向异性的特点,采用了各向异性热传导方程,得到了超高斯激光脉冲端面泵浦Nd∶GdVO4晶体准热平衡态时激光晶体温度场的一般解析表达式。同时对脉冲激光的超高斯阶次、高斯半径、泵浦功率以及脉宽对Nd∶GdVO4晶体瞬态温场的影响进行了定量分析与计算。研究结果表明:若使用泵浦功率为40 W,脉冲频率为100 Hz,脉宽为80 ms的2阶超高斯分布脉冲激光泵浦Nd∶GdVO4(钕离子掺杂质量分数为1.2%)晶体,达到准热平衡状态时温度在28.8～38.1℃之间成锯齿形周期分布,随着温度场周斯性分布,晶体表面的热形变量也在0.065μm和0.092μm做周期性变化。该结果对热焦距变化范围以及对热不敏谐振腔设计具有理论指导意义。     

Transient temperature field of Nd:GdVO4 crystal end-pumped by diode

为解决脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体瞬态热效应问题,构建了激光二极管端面泵浦激光晶体热模型,运用解析分析法研究了Nd:GdVO4晶体的瞬态温场分布.考虑到Nd:GdVO4晶体具有热传导各向异性的特点,采用了各向异性热传导方程,得到了超高斯激光脉冲端面泵浦Nd:GdVO4晶体准热平衡态时激光晶体温度场的一般解析表达式.同时对脉冲激光的超高斯阶次、高斯半径、泵浦功率以及脉宽对Nd:GdVO4晶体瞬态温场的影响进行了定量分析与计算.研究结果表明:若使用泵浦功率为40W,脉冲频率为100 Hz,脉宽为80 ms的2阶超高斯分布脉冲激光泵浦Nd:GdVO4(钕离子掺杂质量分数为1.2％)晶体,达到准热平衡状态时温度在28.8～38.1℃之间成锯齿形周期分布,随着温度场周斯性分布,晶体表面的热形变量也在0.065 μm和0.092 μm做周期性变化.该结果对热焦距变化范围以及对热不敏谐振腔设计具有理论指导意义.     

高增益二极管泵浦固体激光放大器

对高增益二极管泵浦固体激光放大器进行了设计,在输入脉冲峰值功率为１～１０００Ｗ级、脉宽为１０～３０ｎｓ的条件下,利用８０８ｎｍ半导体泵浦源对一种新型几何结构的固体增益介质进行泵浦,实现１００ｍＪ级的脉冲能量输出。     

低增益准分子激光阈值和最佳透射率的研究

低增益、宽带脉冲准分子激光阈值及最佳透射率条件和激光泵浦脉宽有密切关系.提出了以激光四能级系统近似模拟准分子激光跃迁辐射系统,在其速率方程的基础上研究低增益脉冲准分子激光阈值和最佳透射率的条件,并给出了其在不同增益脉宽情况下的统一的激光阈值和最佳透射率条件,所取得的结论在相应的实验研究结果中得到证实。     

低增益脉冲准分子激光阈值条件的研究

对于激光系统性能而言,激光工作阈值条件具有非常重要的意义。低增益、宽带脉冲 准分子激光的阈值条件和其激光泵浦脉冲有密切关系。在激光四能级系统速率方程的基础上,利用增益开关和Q开关的分析方法来研究低增益脉冲准分子激光阈值条件,给出了其在不同增益脉宽情况下一致的阈值条件。所得到的结论显示,在增益脉宽很短时,低增益准分子激光和连续激光的阈值条件完全不同,取决于时间积分增益系数要大于一临界值。     

DPL泵浦光分布对激光脉冲的影响

研究了端面泵浦二极管泵浦固体激光器中泵浦光分布对输出脉冲的影响.通过对端面抽运情形下光场运动方程进行研究,改变泵浦光的半径和功率,得出了输出脉冲峰值功率和脉冲宽度的变化规律.结果表明:泵浦半径增大,输出脉冲峰值功率减小,脉宽展宽.泵浦功率越小,输出光脉宽越大.     

掺钛蓝宝石激光器的增益开关特性研究

实验研究了调QNd:YAG激光器泵浦的增益开关型掺钛蓝宝石激光器的时间特性,泵浦能量水平(泵浦能量/阈值能量)变化范围为2.1～3.8,腔长变化范围为20cm～60cm,并改变了腔的损耗。根据增益开关激光器时间特性的理论,激光脉冲的建立时间和其脉冲宽度取决于泵浦能量水平和腔长,并与腔损耗成反比,而与泵浦脉宽和波形无关,实验结果与理论分析相符。当用10ns脉宽的激光脉冲泵浦时,在20cm短腔长情况下获得了比泵浦光脉宽窄的仅4ns脉宽的激光脉冲。     

基于类金刚石沉积的短脉宽XeCl激光设计及脉宽分析

在气体配比HCl:Xe:He=0.12％:1％:98.88％实现了大功率短脉冲XeCl准分子激光器,以纳米异质结构、微观量子阱、表面微小尺度薄膜沉积,镀制金刚石薄膜、半导体薄膜、巨磁薄膜,及外延生长及后续的光刻、激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的,设计了高能量、短脉宽脉冲放电激励的XeCl准分子激光器新型结构,完成了脉冲波形测试。试验结果表明:激光脉宽最短13ns,单脉冲能量450mJ,矩形光斑大小2cm×1cm,束散角3mrad,最高重复频率5 Hz。验证了激光器结构、动力学速率方程、总结出了饱和增益、脉宽规律。产生的短脉宽激光热融蚀效应小,类金钢石材料对基底形成了良好的等离子溅射羽辉。     

二极管激光侧面泵浦Nd：YAG的色心调Q激光器

报道准连续６０Ｗ线列阵二极管激光器侧面泵浦的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器及用ＬｉＦ：Ｆ２－晶体作饱和吸收体的被动调Ｑ激光器。在重复频率为１０Ｈｚ，泵浦脉宽为４００μｓ，峰值功率为６０Ｗ的泵浦速率下，激光弛豫振荡每周期输出的能量为３ｍＪ，相应的全光光效率为１２．５％。在调Ｑ方式下运转时，每周期可得到３个能量为４００μＪ，脉宽为１１．５ｎｓ的脉冲。通过腔结构的调整，实验中还获得能量为２００μＪ的单横模的单脉冲输出。通过数值模拟讨论了脉冲的形成过程和脉冲特性，并对进一步的研究工作提出了改进方案。     

超短脉冲激光烧蚀金属薄膜材料的热效应分析

基于双曲双温两步热传导模型,利用具有人工粘性和自适应步长的有限差分算法,对超短脉冲激光辐照金膜时的温度场进行了一维数值模拟计算.讨论了不同能量密度和脉冲宽度条件下金膜表面温度场的分布情况;分析了电子-晶格耦合系数对薄膜体内温度场的变化规律及电子-品格耦合至热平衡所需时间的影响.结果表明,激光脉冲的能量密度和脉冲宽度对电子温度的峰值有重大影响;电子-晶格的耦合系数决定了二者的温升速率和耦合时间;电子温度及电子温度的梯度在接近表面区域迅速达到最大值,与之相应的热电子崩力是造成金属薄膜早期力学损伤的主要原因.     

Physics of ultra-short laser interaction with matter: From phonon excitation to ultimate transformations

This review encompasses ultrafast laser interaction with matter in a broad range of intensities ~10¹⁰–10¹⁵ W/cm². We consider the material transformation processes successively with increase of the absorbed laser intensity. We start with the subtle atomic displacements and excitation of phonons, and further analyze the phase transitions, ablation, transformation into plasma, and interaction of laser radiation with plasma up to the relativistic limit. The laser pulse is considered as of ultra-short duration if it is shorter the time scale of major energy relaxation processes such as the electron-to-lattice energy transfer, heat diffusion, and hydrodynamic motion. We describe the material response from the first principles, aiming to establish analytical scaling relations, which link the laser pulse characteristics with the properties of the material. Special section is dedicated to the possibility of creating super-high pressure and temperature with an ultrashort tabletop laser. The influence of the laser polarisation on the material ionisation is discussed. We consider theoretical and experimental aspects of a newly emerging topic of interaction of the ultrashort vortex beams and sculptured beams possessing complicated spatial and temporal distribution of intensity, polarisation, and the geometrical Berry-phase with matter. In conclusion, we discuss future directions related to the lasers and diagnostic tools on the attosecond time scale and with the photons energy in the x-ray range.     

超短脉冲光纤激光相干合成(特邀)

相干合成技术能够突破单路激光的功率和脉宽极限,实现超高功率、超短脉宽的脉冲激光输出。介绍了超短脉冲光纤激光空域、时域和频域相干合成的基本原理和关键技术。综述了空域、时域和频域相干合成系统及其关键技术的研究现状,梳理了超短脉冲光纤激光相干合成的发展趋势,为相关技术的发展提供参考。     

纳秒无衍射贝塞耳光脉冲参量的分析与测定

从理论和实验两方面分析测定了纳秒无衍射贝塞耳光脉冲的相关参量.由广义惠更斯-菲涅耳衍射积分理论出发给出了平行光通过轴棱锥后的光场分布、最大无衍射准直距离、最小中心光斑半径等参量的表达式,并进行相关参量的数值模拟.实验采用平-抗共振环(ARR)腔被动调QNd∶YAG激光器和轴棱锥系统获得了高稳定的纳秒贝塞耳光脉冲,测定了其脉冲宽度、最大无衍射距离、横面光强分布及最小中心亮斑尺寸,实验结果与理论分析相吻合.利用胶片扫描法给出了光脉冲的截面光强分布精细结构,其分辨率远高于普通的光束分析仪.     

SOA反射率对谐波锁模光纤激光器的影响

基于半导体光放大器(SOA)的锁模光纤环行激光器因其能得到高质量、高重复率的光脉冲而受到人们的广泛关注。计及SOA端面剩余反射率,建立了基于SOA的谐波锁模光纤环行激光器的理论模型。利用该模型研究了SOA的端面剩余反射率对输出脉冲的波形、峰值功率及其脉冲宽度的影响。结果表明,SOA的端面剩余反射率对锁模脉冲影响较大;随着端面剩余反射率的增大,峰值功率逐渐增加,脉冲宽度逐渐变宽。     

Matched photonic bandgap fibre and fibre Bragg grating dispersion for all-in-fibre stretch pulse amplification

Kilowatt peak power pulses with pulse durations of approximately 1.5 ps within 5% of transform limit using an all-fibre stretch pulse amplification system are demonstrated. Efficient high-quality stretch pulse amplification is achieved using a matched chirped fibre Bragg grating and low nonlinearity photonic-bandgap hollow-core fibre. The nearly ideal recompression highlights the robustness of ultra-short picosecond pulses to group delay ripple in chirped fibre gratings.     

一种实用的脉冲CO_2激光峰值功率测定装置

本文介绍了一种用于测定脉冲ＣＯ２激光器输出光脉冲峰值功率的装置，比通过测定平均功率及脉冲的占空比来计算峰值功率的方法测量精度高，且装置简单实用．     

自由电子抽运X射线激光的理论探讨

X射线激光是激光物理与等离子物理中的一个重要研究领域。目前，X射线激光研究多采用毛细管放电、高功率激光的多脉冲和短脉冲等抽运方式，而且绝大多数研究局限于软X射线波段。借鉴自由电子激光器的组成结构，提出一种产生X射线激光的新方案：用钨制成毛细管的空心电极取代自由电子激光器内的摇摆器，内充特定金属蒸气，如铜蒸气之类，使自由电子激光器变成自由电子抽运X射线激光器。运用电子碰撞电离、强流粒子束平衡体系理论方程与等离子复合特性等理论对这种新型X射线激光器的工作原理及其方案的可行性作了进一步的理论分析与探讨。     

Cr2+:ZnSe中红外激光器

Cr2 掺杂Ⅱ-Ⅵ族化合物在中红外波段的输出,在气体检测、遥感、通信、眼科医学、神经外科等领域有着重要的应用前景.目前已经获得了最大1.7 W的连续输出功率,18.5 W的平均脉冲功率,1100 nm的调谐范围和最窄4 ps的脉宽.对Cr2 :ZnSe连续、脉冲、随机纳米激光器以及其它的Cr2 掺杂Ⅱ-Ⅵ族化合物激光器的最新的国内外研究进展进行了综述.     

应用全反射二阶自相关仪测量超短脉冲脉宽

计算了普遍采用的二阶单发自相关仪光路中的分束片的色散引起的超短脉冲展宽量，指出在脉冲极短时该展宽将导致不准确的测量结果(例如，对于脉冲宽度为3fs左右，通过100μm厚度的K9玻璃分束片，脉冲展宽将达到10％)。基于计算结果，提出了一种新型的采用全反射结构的单发二阶自相关仪设计，通过分波面的方法改变了自相关仪的分束方式，避免了采用透射分束光学元件引起的色散。采用这种全反射式结构的二阶单发自相关仪，可以使自相关测量方法测得的脉冲宽度更为准确，计算得出理论上其最小时间分辨率可达3．6fs。