新型高效的人眼安全OPO固体激光器

免调试谐振腔应用在内腔式Cr4+:YAG被动调Q的KTP光参量振荡(OPO)激光器中,获得综合性明显优于平平腔的结果:电光效率由2.27‰提高到2.70‰,1.57μm激光输出单脉冲能量由18 mJ提高到21.4mJ,脉宽由24ns压缩到7.8 ns,发散角由8 mrad减小到7 mrad.并发现定向棱镜腔激光输出能量、光轴指向、脉宽及波形等稳定性比平平腔均有显著改善.已研制出小型、高效、高稳定性、高光束质量的OPO激光器.     

机载定向红外对抗系统的中波红外激光器及关键技术

介绍了国外定向红外对抗系统(DIRCM)的中波红外激光器装备的应用情况。依据机载定向红外对抗(DIRCM)系统对中波红外激光的输出功率、光束质量、激光波段、工作温度、体积和重量等指标的需求,分析了不同体制的中波红外激光器在机载DIRCM系统中使用所需解决的关键技术,给出了机载DIRCM系统中波红外激光器发展趋势。     

中波红外激光器远距离干扰红外探测器的外场实验研究

针对当前中波红外光电干扰研究中无等比例远距离实验验证的问题,以峰值功率为10 W波长为5.4 m的中波红外激光器对某型中波红外相机进行了距离为15 km的光电干扰实验。实验中选择不同条件进行了多组实验,得到了各条件下的激光干扰图像。通过对图像的分析发现发散角为15 mrad的中波激光器在15 km的距离上对焦距为384 mm的中波红外相机系统在能见度为0.452的中等气象条件下进行干扰时,当输出功率为5.6 W时可使相机无法成像,无法提取目标,此时的功率密度为0.064 mW/m2。实验验证了以当前国内的成熟技术完全可以实现对导弹导引头在15 km以上的中波红外激光干扰。实验数据可以为后续的精确大气透过率模型及中波红外光电对抗损伤评估模型研究中参数的反演与确定提供支持。     

激光二极管抽运正交波罗棱镜腔光学参量振荡激光器

将正交波罗棱镜谐振腔应用于激光二极管(LD)抽运的光学参量振荡(OPO)激光器,实现了Ⅱ类非临界相位匹配KTP晶体的内腔式光参量振荡,获得了高机械稳定性、高热稳定性和较高光束质量的1.57μm人眼安全激光输出.正交波罗棱镜腔存在腔内振荡光束线偏振运行条件,匀化了内腔OPO的抽运光光场.正交波罗棱镜腔OPO激光器解决了内腔式光参量振荡信号光输出不稳定,以及腔内光功率密度较高容易引起光学损伤等工程应用难题.器件采用热传导冷却半圆柱面LD阵列侧向抽运Nd:YAG抽运几何,在20 Hz运行条件下获得平均脉冲能量86 mJ,脉冲宽度5.4 ns,光束发散角5 mrad.能量稳定性优于±2.5%,光-光转换效率(808 nm→1570 nm)9%的优异性能.     

Tm:YAP激光抽运ZGP晶体光参量振荡器

简要分析了掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性和磷化锗锌(ZGP)晶体的相位匹配特性,报道了一种在室温条件下工作的中红外光参量振荡器(OPO)。激光器输出的波长为3.88、4.00、4.14μm,在脉冲频率为10kHz时,最大输出功率为7.16W,OPO抽运源到中波输出激光的光-光转换效率为49.4%、斜率效率为48.9%。激光单脉冲宽度为81.47ns,单脉冲能量为0.71mJ,单脉冲峰值功率为8.78kW,光束质量M2在X方向为3.8,Y方向为4.0。     

W级中红外宽调谐光学参量振荡器的研究

报道了一个低阈值、宽调谐、中红外单谐振掺MgO的周期性极化LiNbO3(PPMgLN)晶体光学参量振荡器(OPO)。利用声光调Q的Nd:YVO4激光器作为泵浦源,采用外腔结构,在室温下实现了PPMgLN晶体的准相位匹配(QPM)OPO。OPO阈值仅为0.4 W(重复频率40 kHz,单脉冲能量10μJ,脉宽160 ns);在泵浦光为6.6W(重复频率40 kHz,脉冲能量165μJ,脉宽65 ns)、PPMgLN周期为30μm时,获得了1.13 W的3.61μm中红外脉冲激光输出,光-光转化效率达到17.1%,同时获得了880 mW的1.51μm信号光输出,并且通过改变晶体的周期,实现了闲频光3.13～4.19μm中红外宽带可调谐激光输出。重点讨论了闲频光的功率、调谐和脉冲特性以及功率稳定性问题。     

中红外大功率非线性晶体

难以想像,因为缺少合适的非线性晶体改变输出波长到理想波段而使一个昂贵的激光系统变得毫无用处！5年前,Sanders的激光物理学家们在设计多功率中红外波段的激光器时遇到了这一难题。此激光器采用二极管泵浦,2μm固体技术和新的非线性半导体:ZnGeP_2。第一块ZnGeP_2光学参量振荡器(OPO)     

基于ZGP晶体中红外脉冲光参量振荡器研究

为了获取中红外激光,通过采用电光调Q和Nd:YAG激光器腔内KTP-OPO技术,选用磷锗锌晶体(ZGP),构建实验装置,对中红外脉冲光参量振荡器进行了实验研究.研究结果表明,通过调节磷锗锌晶体(ZGP)的相位匹配角度,可获得3～5 μ m的中红外激光输出,满足ZGP OPO非线性效应能量守恒方程,为光参量振荡器的应用提供了科学依据.     

大容差中波红外激光通信终端光学天线研制

为了降低激光通信光学系统公差要求,节省研制成本,减小大气散射对激光通信链路的影响,采用波长工作在大气窗口的中红外激光器作为激光通信光源,研制了与之匹配的中波红外激光通信终端光学系统。首先,利用激光通信能量链路传输方程,根据中波红外激光器光束参数和接收端探测器灵敏度,计算出光学天线口径、发散角等设计参数,并给出激光通信收发光学系统波像差要求。接着,利用ZEMAX软件进行了中红外激光通信收发光学系统的设计与公差分析,对两系统进行了加工、测试,完成了系统研制。测试结果显示,中红外激光通信发射光学天线光学传递函数与理论值最大偏离9.3%,接收光学系统波像差RMS为0.075λ (λ=4.7 μm),满足设计要求。结果表明:采用中红外激光作为激光通信光源可降低光学天线的加工装调难度。     

光参量振荡器(OPO)在主动红外化学毒剂遥测中的研究进展

光参量振荡器(OPO))连续的调谐能力以及固体激光器在军事应用中的诸多优点，使OPO技术在主动红外化学毒剂遥测的应用研究近年来成为十分活跃的领域之一。在8～12μm的红外光谱区目前已发展了几种连续可调谐的OPO激光系统，能量输出在1mJ／脉冲水平的实验样机已经实现。为了达到探测距离为1～3km，化学毒剂激光遥测系统必需具有足够的信噪比，即要求单脉冲的激光能量应提高到2～10mJ／脉冲或更高。发展的趋势是研制新型的OPO晶体材料，降低非线性晶体的激发阈值，提高损伤阈值以及将初始的光子撕开，以多光子的形式进入8～12μm的光谱带以提高量子的转换效率。     

注入锁定铜蒸气激光器输出光脉冲方向性的时间演化过程

介绍一种采用小孔光阑穿透来测量激光脉冲方向性的时间演化过程方法，并对放大倍率为Ｍ＝１０（振荡器Ｍ＝３０）的注入锁定铜激光器输出光脉冲方向性时间分辨过程进行了测量。结果表明：在激光脉冲的形成过程中，输出光方向性越来越好，相应发散角由～１．０ｍｒａｄ连续地减小到０．１２ｍｒａｄ。最后对实验结果进行了讨论。     

LD抽运的高性能微型绿光激光器

研制成高性能微型全固态绿光激光器。用独特的整体控温技术提高器件效率 ,全部元件固化为一个整体以提高激光输出功率和光束指向稳定性 ,用 1W的LD纵向抽运Nd∶YVO4 /KTP激光器 ,获得 195mW的TEM0 0 模 0 53μm连续激光输出。输出功率不稳定度≤± 2 % ,光束方向稳定性优于 0 0 1mrad/hr和 0 0 3mrad/ 2 4hrs。该器件体积小 ,效率高 ,使用方便。     

中波红外固体激光器的指向监视系统

高重频3~5 m中波红外固体激光器由于其多方面的潜在应用而受到了广泛的重视,但由于其本身固体激光的特性,在传输过程中难免受到本身腔体温度梯度及外界环境振动的影响,而产生指向上较大的抖动和漂移,难以用于对指向精度要求较高的场合,需要在激光器出口处加入监视对准系统来抑制激光指向的抖动和漂移。因此,拟采用两种不同的探测器（四象限探测器和热释电探测器）作为此种激光器的监视对准元器件,对其在监视对准系统中的性能进行了对比试验分析。结果表明:两种监视系统得到的激光指向抖动的P-V值都在9左右,热释电探测器的指向监视误差为5.39。四象限探测器相比于热释电探测器具有更高的响应带宽,而热释电探测器由于基于图像的方法更加直观,因此,对于中波红外激光器而言,可以根据实际使用需要来选择相应的探测器以搭建指向监视系统。     

基于LabView的激光束发散角测量系统

为了满足激光器生产过程中快速检测激光发散角的需求,研制了一套激光发散角快速测量系统。测量系统采用焦点法测量激光发散角,利用可变光阑法确定透镜焦点处激光束的直径。为了提高测量系统的自动化程度,基于LabView软件开发平台开发了测控软件。可实现对不同孔径小孔光阑的自动更换测量,记录相应的透过能量值,计算激光束发散角,并进行保存和打印。实验结果表明,测量系统测量结果准确,测量误差小于0.05 mrad,自动化程度高、操作简便,能够满足激光发散角快速测试的要求。     

一种自由空间光通信光路的设计与分析

提出了一种用于自由空间光通信的光学系统的设计方法,在这种设计方法中通过卡塞格伦天线实现对激光束的准直,通过偏振分光镜和γ/2波片的巧妙使用来减少杂散光和反射光对信号光的干扰,通过对光学系统的自动跟踪控制消除了通信终端的失准问题。分析和实验表明,基于该光学系统的通信终端激光发散角达到0.4 mrad,对准误差小于6μrad,可实现2 km的自由空间光通信。     

基于双光楔的激光模拟训练系统弹道模拟研究

为了实现激光模拟训练系统的弹道模拟,以双光楔光束偏转性质为基础,研究了通过控制双光楔的旋转角度来控制激光光轴的偏转,并根据光折射理论计算推导了双光楔角度控制方程。结果表明,模拟训练系统激光光束指向精度高于1mrad,能够满足实际需要。该系统可用于坦克等直瞄重武器的实兵对抗训练。     

光纤型宽调谐中红外激光光源的设计与研制

报道一种光纤型宽调谐中红外差频产生（DFG）激光光源,该系统分别以掺镱光纤激光器（YDFL）和掺铒光纤激光器（EDFL）作为泵浦和信号源。为拓宽基频光调谐范围,采用了4个不同工作波段的YDFL,并通过电控光开关实现段间的快速切换,总调谐范围为1040-1110nm;采用电控偏振控制器 (ECPC)分别对基频光偏振态进行精确快速控制,以提高系统转化效率;利用PID算法和负反馈技术分别稳定泵浦LD温度和驱动电流,并将其工作状态通过LCD实时显示。测试结果表明,该中红外激光系统可在3.04-3.72μm内连续调谐。     

用于探测器中红外绝对光谱响应度测量的激光源

为了实现中红外探测器绝对光谱响应度高准确度的测量,从理论和实验上研究了中红外波段激光的功率稳定性的提高和光束质量的优化方法。采用声光调制和反馈控制的方法,把中红外激光的功率稳定性提高到0.1%以内;根据高斯光束传输理论计算了所需空间滤波器的各项参数,设计了中红外空间滤波器,搭建了相应的实验装置,显著提高了中红外激光光束质量。为中红外绝对光谱响应度的高准确度测量提供了一个可靠的中红外波段激光光源。     

库德光路光束指向稳定性分析

库德光路光束指向稳定性是保证激光测距机光轴指向精度的关键因素,通过坐标变换建立了一种可以从空间角度表征光束指向稳定性的动态方法,解决了大型激光测距机库德光路系统误差对光学系统影响的问题,将库德光路系统误差与光束指向有机地结合起来,以某地平式激光测距机为研究对象,建立了库德光路光束指向的动态误差模型。将CCD 固定在库德镜5 的安装接口处,并与图像采集卡组成图像采集系统,直接对库德光路激光光斑进行采集,获得了精度较高的光束指向动态误差数据。利用实测数据对光束指向的动态误差模型进行了最小二乘拟合,由此标定出了该设备库德光路光束指向的动态特性,为设备系统误差的修正工作奠定了基础。