基于多层薄板的全固态高能量飞秒激光脉冲非线性压缩技术

基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲具有较高的脉冲能量和平均功率,被广泛应用于科研和工业生产;但受Yb³⁺增益介质增益带宽的限制,输出脉冲宽度很难小于300 fs。利用飞秒激光脉冲在多层薄板中的自相位调制效应,分别对基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲进行非线性压缩。通过优化非线性压缩装置的各项参数,实现了对低能量、窄脉宽和高能量、宽脉宽脉冲的非线性压缩,分别获得了脉冲能量为64μJ、脉冲宽度为42 fs和脉冲能量为315μJ、脉冲宽度为79 fs的飞秒激光脉冲输出,第一级非线性压缩效率均超过80%,整体压缩效率分别为53%和65%。     

高重复率横向流动XeF激光器

使用下吹式快速流动系统以及闸流管开关高重复率脉冲发生器，已在Ηe、 Xe及NF3混合气体中获得了波长为3510埃及3530埃的高重复率（500脉冲/秒)XeF分子激光输出。横向流动速度为14米/秒，它流过的放电区尺寸为1×0.4×30厘米，压力为650托。放电脉宽60亳微秒。在单次脉冲工作时，获得激光输出能量为6亳焦耳/脉冲，电效率为0.25%。在高重复率运转时，由于充电时间常数长，故每个脉冲输出能量仅3亳焦耳。     

合束方式提高准分子激光输出脉冲能量稳定性

为了获得稳定性更好、能量更大的准分子激光输出脉冲,对合束方式提高输出脉冲能量稳定性的可行性进行了理论推导、模拟实验以及合束实验研究。从理论推导得知,当激光输出脉冲能量符合正态分布时,多台激光器合束可以降低输出能量相对标准差。对三台输出脉冲能量分布特性符合正态分布的准分子激光器进行合束模拟实验研究,每台输出脉冲能量平均值约为153 mJ,脉冲能量相对标准差约为1%。两台准分子激光器合束时得到输出脉冲能量平均值为305 mJ、能量相对标准差为0.7%的准分子激光脉冲。三台准分子激光器合束时可以得到输出能量平均值为458 mJ、能量相对标准差为0.6%的准分子激光脉冲。使用两台准分子激光器进行三次实际合束实验,其中两台准分子激光器三次合束分别输出能量平均值约为355、350、330 mJ,相对标准差为1.3%、1.2%、1.4%的激光脉冲;三次合束后分别得到能量平均值为687、694、646 mJ,相对标准差为0.86%、0.79%、0.83%的激光脉冲。模拟实验以及合束实验都表明,合束后的能量相对标准差均小于单台能量相对标准差,即合束提高准分子输出脉冲的稳定性。因此,当单台准分子激光输出脉...     

基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器

报道了一种基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器的运转特性,非线性晶体为MgO:LiNbO3,太赫兹波采用垂直表面耦合的输出方式,斯托克斯环形腔由3个腔镜和MgO:LiNbO3晶体的全反射面构成。抽运源为调Q脉冲激光器,其输出波长为1064.2nm,脉冲宽度为7.5ns。当抽运脉冲能量为105.5mJ、斯托克斯光输出镜的透过率为20.1%时,获得的太赫兹波脉冲能量使得示波器的输出电压为3.3V,对应的斯托克斯光脉冲能量为16.1mJ,抽运脉冲能量阈值约为10mJ。在相同的抽运条件下,将基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器、种子注入式太赫兹参量产生器与环形腔结构的无种子注入式太赫兹参量振荡器的输出能量和抽运脉冲能量阈值进行比较。结果表明,基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器具有较高的输出能量及较低的抽运脉冲能量阈值,当抽运脉冲能量较小时,其在输出能量方面的优势更明显。     

用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统

研制了一台用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统。根据准分子激光器脉冲式放电的特点,设计了推挽式脉冲开关电源。实验研究了激光器脉冲重复频率、工作电压、气体寿命对激光输出能量的影响,并检测了激光输出脉冲能量的稳定性。通过自动反馈控制系统调整激光头放电工作电压实现输出激光能量的稳定。激光采用扩展型紫外液芯光纤传导,得到均匀性良好的治疗光斑,液芯光纤对308nm激光的传输效率约为70%。激光器脉冲重复频率1～200Hz,工作电压18～25kV,输出能量不稳定度小于4%。经光纤输出用于治疗的有效光斑直径22mm,脉冲能量密度2～3mJ/cm2。     

Nd:YAG调Q激光器失稳现象的理论及实验研究

报道了一种Nd:YAG调Q短脉冲激光器失稳现象的理论分析及实验研究。短脉冲调Q激光器运行过程中,会有多种因素导致其不能稳定输出符合目标值的脉冲激光,即出现失稳现象。实验过程中发现,输出镜处的干扰光会导致短脉冲激光器出现失稳现象。在理论基础上,对外界干扰光对短脉冲调Q激光器输出光特性的影响进行了模拟计算,并进行了实验验证,分别从能量和脉宽两个特性进行讨论。结果表明:干扰能量越大,造成失稳现象越严重,干扰脉冲能量为60 mJ时,短脉冲调Q激光器输出能量损失达15%以上,脉宽展宽至1.15倍以上;干扰脉冲注入时间节点越靠后,失稳现象越严重,在短脉冲调Q激光器的泵浦末端,即调Q开关打开前注入能量为60 mJ、脉宽为10 ns的干扰脉冲时,短脉冲调Q激光器可输出能量损失达到80%。     

均匀激励高压强CO_2脉冲激光器

文中描述了对气体容积均匀激励的工作于大气压强下的紧凑脉冲GO_2激光器的性能。输出脉冲能量与放电电压、气体组成及压强关系的测量表明,该激光系统能给出输出能量密度为17毫焦耳/厘米~3的脉冲,效率为10.4％。电激励GO_2-N_2-He激光器的新近研制表明该器件有可能在高压强下的瞬态扩散辉光放电方式工作。产生与激光器轴成横向的短脉宽能量有限的脉冲辉光放电可防止在高压下易于形成电弧的倾向。所采用过的针-平面及平行平面的电极结构已报导效率达7％,而输出能量密度为3毫焦耳/厘米~3。本文描述了均匀激励气体容积的CO_2激光器结构性能的     

紫外预电离放电激励XeCl激光器的工作特性

进行了XeCl激光器工作参数优化实验,通过建立和分析XeCl激光器混合气体的动力学方程及模型,模拟计算了不同工作参数条件下,激光输出的瞬态过程,研究讨论了混合气体的配比和压强对准分子激光器的工作特性的影响,模拟分析了激光器最佳的运行参数.根据模拟结果对XeCl激光器的工作参数进行了优化调整实验,气体浓度配比设置为Ne/Xe/HCl=875/15/1,气体总压强设置为3.6×10~5 Pa,获得了单脉冲能量为180 mJ,脉冲宽度为30 ns的308 nm激光输出,脉冲重复频率为20 Hz,脉冲能量不稳定度小于5%.     

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。     

低能量抽运的增益开关型Cr4+:Mg2SiO4激光器

为了研究低能量的1.06μm调Q激光脉冲抽运的增益开关型Cr4+:Mg2SiO4激光器,对该激光器的速率方程进行数值求解,并选取合适的初始条件,得到输出的1.22μm激光脉冲的时间波形、脉冲的建立时间和脉冲宽度与抽运能量的关系,理论计算与实验研究结果基本符合。当抽运激光脉冲的能量为45mJ、脉冲宽度为30ns时,激光器输出的1.22μm激光脉冲的能量和脉宽分别是7mJ和8.2ns。输出激光的脉冲宽度是抽运激光的脉冲宽度的近1/4,光-光转换效率为15.5%。数值计算和实验研究结果均表明,在低能量抽运情况下,激光脉冲的建立时间和脉冲宽度均随着抽运能量的增加而减小。     

眼科准分子激光实时监控能量计

利用激光感生热电电压(LITV)效应制成了激光功率/能量计,它不仅能测量和记录每个脉冲的能量值及实时施加的脉冲总能量等信息,也能记录每个入射脉冲的响应波形,实现了对激光能量的实时监控。用此功率/能量计对248 nm准分子激光器进行模拟实验。测量结果表明,在1~50 Hz重复频率下,激光器输出能量的相对标准偏差在8.6%~10.7%。在模拟屈光手术设置参数下,对193 nm准分子激光器进行测量,表明此激光器输出能量的相对标准偏差在8.3%。将这种激光功率/能量计用于激光近视眼科手术中,对提高激光的切削质量和手术质量有重要意义。     

微晶玻璃外壳的小型TEA-CO_2激光器

本文报导一种用于激光测距仪的采用可切削微晶玻璃作为外壳的小型长寿命TEA-CO_2激光器,该激光器的外形尺寸为Φ76×240mm~3,最大单脉冲输出能量为100mJ,在输出能量为60mJ的条件下,单次充气运转寿命为10~6/个脉冲,脉冲重复率为1～2Hz,脉冲宽度为40～50ns。     

低能量抽运的增益开关型Cr4+∶Mg2SiO4激光器

为了研究低能量的1.06μm调Q激光脉冲抽运的增益开关型Cr4+∶Mg2SiO4激光器,对该激光器的速率方程进行数值求解,并选取合适的初始条件,得到输出的1.22μm激光脉冲的时间波形、脉冲的建立时间和脉冲宽度与抽运能量的关系,理论计算与实验研究结果基本符合.当抽运激光脉冲的能量为45mJ、脉冲宽度为30ns时,激光器输出的1.22μm激光脉冲的能量和脉宽分别是7mJ 和8.2ns.输出激光的脉冲宽度是抽运激光的脉冲宽度的近1/4,光-光转换效率为15.5%.数值计算和实验研究结果均表明,在低能量抽运情况下,激光脉冲的建立时间和脉冲宽度均随着抽运能量的增加而减小.     

高光束质量窄纳秒脉宽Nd∶YVO4板条脉冲串激光器

提出了一种高光束质量、窄纳秒脉宽、高重复频率脉冲串输出的电光调Q激光器。通过优化键合Nd∶YVO₄板条晶体掺杂区域的纵横比，结合腔模的最佳设计，限制腔内的高阶模式振荡，获得了两方向相近的高光束质量激光输出。利用激光二极管侧面泵浦键合的Nd∶YVO₄板条晶体，采用电光调Q技术，研究了不同重复频率下1064 nm脉冲串激光的输出特性。在输出镜最佳透过率为40%、子脉冲调Q重复频率为80 kHz的条件下，获得了平均输出功率为5.03 W、子脉冲能量为0.50 mJ、子脉冲宽度为5.9 ns的脉冲串激光输出。在谐振腔内加入小孔光阑，获得了平均输出功率为2.56 W、子脉冲能量为0.26 mJ、子脉冲宽度为7.2 ns的脉冲串激光输出，对应的x和y方向的光束质量因子分别为1.42和1.49。     

平行平板传输线激励的氮分子激光器

一、引言 氮分子激光器是一种毫微秒脉冲紫外激光器,输出波长为3371A,本装置采用平行平板传输线激励,横向放电。火花隙为同轴形充气结构,输出峰值功率为1兆瓦,重复频率连续可调,可达50赫芝。测量了单次脉冲能量随电压和气压的变化,观测了光脉冲波形,在小于120托时脉宽随气压增加明显变窄,在120托至180托之间无明显变化;实验了储能电容器的长度及脉冲形成电容器长度对单次脉冲输出能量的影响,两部分长度应适当匹配才可使输出效率提高。     

初始脉冲对光克尔脉冲净化器时谱特性影响分析

基于忽略相干耦合项的无色散耦合模方程,模拟分析了初始脉冲的啁啾特性及脉冲形状对光克尔脉冲净化器输出脉冲时谱特性及能量透射率等的影响。结果表明,高斯脉冲的时间波形窄化较严重,初始啁啾对时间波形及能量透射率无影响,但对输出光谱影响较大;方波脉冲的时间波形和光谱形状的变化很小,且能量透射率有很大提高。     

高电压轴向脉冲CO_2激光器的性能

进行了高电压轴向脉冲CO_2激光器的参量研究,参变量是管径、放电电压、放电电容及混合气。对于管径大于5厘米的激光器,单位放电长度的输出能量随管径线性地增加。以2.5厘米和5厘米直径的管子获得了容积比例尺。在2.5厘米直径的激光管中,总压力为90乇时获得4.8毫焦耳/厘米~3的最大能量密度。用15厘米直径的管子,长10米的激光器获得每个脉冲最大能量287焦耳,对于所有的激光器和气体条件,当施加电压增加时,输出能量增加,直至发生电弧放电。在最大的输出能量下,施加的电场对总气压之比近似为15伏/厘米·乇。最佳贮能电容随管径而增加。     

大功率激光装置及其对等离子体高温加热效率的研究

本文描述了一种高温加热固体靶的激先实验装置。这种钕玻璃器件的输出能量为600~1300焦耳,其脉冲持续时间在2~16毫微秒之间可调,为了使光脉冲成形,采用了电光开关,电光开关由激光触发的放电器来控制。辐射在输出端上的对比度为~10⁷。辐射亮度为3×10¹⁶瓦/厘米²·球面度。靶上光束的平均密度为10¹⁶瓦/厘米²。当脉冲宽度变窄时,激光器的最佳输出能量有所减少,实现了加热球形聚乙烯靶的初步实验。利用红宝石激光的高速照相系统对加热等离子体进行了诊断。由于气体中靶的扩散,产生了球形冲击波,按照沖击波运动的速度,就能测定等离子体所吸收的能量,在我们的实验中,2毫微秒持续期内吸收的能量约300焦耳。文章的结尾讨论了结果,展望了未来的发展。     

100 Hz LiNbO3声光调Q 2.79μm激光器的脉冲输出特性

对闪光灯泵浦的2.79μm Er,Cr∶YSGG激光器在高重复频率下的声光调Q输出特性进行了研究。当射频驱动功率为30 W时,LiNbO₃声光开关实现了最大的衍射效率和稳定的调Q特性。当重复频率为100 Hz时,实验研究了不同反射率下LiNbO₃声光调Q Er,Cr∶YSGG激光器的输出特性,采用平凸谐振腔补偿增益介质中的热透镜效应,明显改善了Er,Cr∶YSGG激光器的调Q输出性能,在平凸腔中能够得到最大的脉冲能量和最短的脉冲宽度。与平平腔相比,平凸腔将激光器的输出能量提高了1.5倍。当重复频率为100 Hz时,激光系统输出的脉冲能量的最大值为4.36 mJ,脉冲宽度的最小值为76.8 ns。     

基于GTWave技术的脉冲光纤激光器

该文介绍了常用的几种泵浦耦合技术。利用增益/泵浦一体化光纤(GTWave)侧面泵浦耦合技术,采用制备的25/250 GTWave光纤搭建了重复频率10 kHz、平均功率24.59 W、单脉冲能量高达2.459 mJ及峰值功率10 kW的脉冲光纤激光器。分析了采用该光纤进一步提高输出单脉冲能量的方法。结果表明,该光纤能够实现很高的单脉冲能量输出。