饱和吸收效应提高800nm超短脉冲激光信噪比

为了提高超短脉冲激光的信噪比,研究了钕玻璃在800nm波段附近的饱和吸收特性,通过速率方程计算得到了组合钕玻璃系统的非线性透射率与归一化能量密度的关系曲线。对任意一800nm 激光脉冲,利用放大自发辐射脉冲、调制脉冲等噪声与激光主脉冲在频谱特性方面的差异,采取了对不同类型的钕玻璃材料进行组合的方法,对材料的掺杂浓度、厚度等综合数据进行优化,合理设计了组合钕玻璃系统的吸收谱。计算模拟结果表明,该研究有效抑制了噪声,能实现较高幅度的高信噪比。     

不同激光脉冲作用下ZnS晶体非线性光学特性

用Z-scan技术在532 nm的皮秒激光脉冲和800 nm飞秒激光脉冲作用下分别研究了ZnS晶体的非线性吸收及非线性折射特性。实验结果表明,ZnS晶体在532 nm的皮秒激光脉冲作用下非线性吸收为双光子吸收,其非线性吸收系数为5.310-11 m/W,在800 nm的飞秒激光脉冲作用下非线性吸收为三光子吸收,非线性吸收系数为0.5910-21 m2/W2;在532 nm皮秒激光脉冲作用下,ZnS晶体的非线性折射率符号为负,自由载流子产生的非线性折射率的改变占主导,而800 nm飞秒激光脉冲作用下,ZnS晶体的非线性折射率符号为正,束缚电子产生的非线性折射率的改变为主要因素。     

基于微分方程数值解法计算超短激光脉冲光传输特性

针对已有方法进行超短激光脉冲光传输特性计算时,在输入光中心波长为800 nm~920 nm的范围内存在波形畸变捕捉率较低的问题,因此,将微分方程数值解法应用于超短激光脉冲光传输特性计算中。在对吸收进行忽略的情况下,根据脉冲光斑的实际传播情况对超短激光脉冲光传输进行模拟。通过麦克斯韦方程组获取在无自由电荷、非导电、非磁的介质内对光电场特性进行描述的方程,基于微分方程数值解法构建超短激光脉冲光传输方程。根据构建的超短激光脉冲光传输方程,在介质系统模型中对超短激光脉冲光传输特性进行计算。为证明基于微分方程数值解法的超短激光脉冲光传输特性计算方法实现了性能提升,将该方法与已有方法进行三次对比实验,实验结果证明该方法的波形畸变捕捉率高于实验中的已有方法,对于超短激光脉冲光技术的发展有很大意义。     

目标特性对机载激光雷达接收带宽影响的数值仿真

为了提高激光雷达的接收灵敏度,分析了其照射到目标上的激光功率的时空分布特性,对不同时刻返回的激光回波功率进行积分求和,数值计算出激光回波脉冲信号波形,并在系统分析非相干探测激光雷达系统噪声特性的基础上,仿真分析了地面大目标对激光回波脉冲的展宽效应及其对接收带宽的影响.仿真结果表明:根据激光回波脉冲的展宽特性在信号频谱与噪声频谱上的差异,采用最佳接收带宽法可以有效地抑制背景噪声,大幅度地提高激光雷达的信噪比,实现激光雷达以较小的发射功率获得较大的探测距离的目的.     

光脉冲在钕玻璃激光放大介质中的传播特性研究

建立了用于研究光脉冲在钕玻璃激光放大介质中传播特性的模拟软件.它综合考虑了激光放大介质中基质的克尔非线性效应、群速度色散、活性粒子的增益谱以及增益饱和对光脉冲传播特性的影响.所得结果对高功率钕玻璃激光放大器的设计和优化有参考价值.     

激光对皮肤损伤阈值的研究

本文报道了200μs脉冲钕玻璃激光、CO_2激光和488nm 氩离子激光对皮肤损伤阈值的研究结果.     

视频累积提高激光探测信噪比的方法研究

为了研究多脉冲视频累积提高激光回波探测信噪比的途径的有效性,以噪声的统计特性为基础,理论分析了多脉冲视频累积提高激光回波探测信噪比的基本原理,并通过数值仿真和实验验证了视频累积提高激光探测信噪比的可行性。结果表明,当脉冲累积数N较小时,通过多脉冲视频累积可以提高激光回波探测的信噪比N1/2倍,与视频累积结论一致;但当N大于一定值之后,由于系统带宽、A/D转换精度和采样率等因素的影响,使信噪比随累积脉冲数的变化明显偏离了N1/2指数规律。该研究为进一步通过多脉冲视频积累探测改善激光回波探测的信噪比,实现强噪声背景下的弱信号检测提供了理论和实验基础,对提高半导体激光测距系统的探测能力有着直接的指导意义。     

大能量中空光束大气传输的仿真与实验比对研究

为了研究高能脉冲激光大气传输特性,采用桶中功率和光斑半径作为远场光束质量评价标准,与800J钕玻璃激光器的实验结果进行了比较,仿真计算和实验中分别考虑了不同能见度、出射光能量和湍流强度下远场光斑半径的变化趋势;对数值模拟与实验结果分别进行了分析和比对,并对两者之间的误差做了详细分析。结果表明,数值模拟可用于预测实验结果,且对高能脉冲激光在大气中的应用和高能激光器的研制有指导意义。     

光克尔效应提高全光纤前端系统信噪比的理论分析

为了提高高功率激光装置全光纤前端系统的信噪比,提出了光克尔效应抑制噪声的方法,并对其进行了理论分析.根据理论分析,设计了脉冲净化单元.计算结果表明:采用光克尔效应脉冲净化单元可以使信嗓比提高3个数量级.分别研究了带有基座的高斯脉冲和方波脉冲经过脉冲净化单元后,可以有效地滤除基座,从而达到提高信噪比的目的.同时研究了不同...     

脉冲钕玻璃激光热处理机

报道脉冲钕玻璃激光用于材料表面热处理的特点,脉冲钕玻璃激光热处理机的构造与性能,以及对4Cr13不锈钢轴进行热处理的结果。     

纳米Si镶嵌SiNx薄膜实现Nd∶YAG激光器被动锁模

采用射频磁控溅射技术和热退火处理技术制备了石英衬底的纳米Si镶嵌SiNx薄膜(nc-Si-SiNx),薄膜厚度为200 nm.由X射线衍射(XRD)谱计算得出,经800℃连续3 h退火的薄膜中的Si晶粒平均尺寸为1.7 nm.把纳米Si镶嵌SiNx薄膜作为可饱和吸收体插入闪光灯抽运的平凹腔Nd∶YAG激光器内,实现1.06μm激光的被动锁模运转.当激光器腔长为120 cm时,获得平均脉冲宽度32 ps,输出能量25 mJ的单脉冲序列,脉冲序列的包络时间约480 ns,锁模调制深度接近100%.量子限域效应使得纳米Si的能隙宽度大于1.06μm光子能量,所以双光子饱和吸收和光生载流子的快速能量弛豫是导致纳米Si镶嵌SiNx薄膜实现1.06μm激光被动锁模的主要原因.     

单纵模Littman式谐振腔高效率Ti：Sapphire脉冲激光系统

报道了由Ｌｉｔｔｍａｎ式腔结构振荡器和一级单通放大器组成的高效率Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ激光系统。泵浦激光（５３２ｕｍＮｄ：ＹＡＧ）能量为１４０ｍＪ／ｐｕｌｓｅ时，该系统在８００ｕｍ附近单纵模输出为２２．５ｍＪ／ｐｕｌｓｅ。转换效率为１６％。讨论了Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ的放大特性及此类系统的泵浦光聚焦位置等问题。     

Enhancement of high-order harmonic generation efficiency fromsolid-surface plasma by controlling the electron density gradient ofpicosecond laser-produced plasmas

We have investigated the efficiency of generating the fifth-order harmonic from plasma at the surface of a solid by varying the electron density gradient of the picosecond laser-produced plasmas. In order to modify the plasma scale length, we carried out experiments in which a 2.2 ps prepulse irradiates the solid target 0-20 ps prior to the arrival of the main Nd:glass laser pulse with the same pulse duration. The chirped pulse amplification Nd:glass laser system delivered pulses up to 100 mJ energy at 1054 nm wavelength. Although third-harmonic radiation can also be observed when a single beam is used, a ~5 ps time delay results in an increase in the harmonic signal by a factor of 2-3, which then decreases after 10 ps. We also have carried out more detailed model-calculations using the simulations. As a result, it is found that it is possible to generate high harmonics efficiency by controlling the density gradient using two laser pulses     

百焦耳级受激布里渊散射相位共轭激光系统

研制了一套输出能量在100 J以上的大能量高功率钕玻璃激光系统。在设计中,对光路排布进行了优化,对系统放大增益进行了数值模拟,采用像传递技术和受激布里渊散射(SBS)相位共轭技术,提高了激光束的输出质量。Nd:YLF前端输出的单纵模脉冲激光经过两级双程放大和一级助推放大,获得了106 J的能量输出。针对在大口径高能高功率激光系统中应用受激布里渊散射相位共轭镜的要求,设计了一种新型的受激布里渊散射相位共轭镜结构,这种结构克服了传统独立双池的缺点,完全适用于高能高功率激光的双程放大结构。     

高稳定度大能量三波长脉冲激光系统研究

设计了一套高稳定度大能量输出的三波长Nd:YAG激光系统,用作激光清洗光源.该系统包括振荡级、放大级及后续波长切换系统.为解决激光棒热致双折射效应造成的输出能量下降和输出不稳定,在输出镜和激光工作物质之间插入λ1/4波片,并对波片的补偿效果进行了研究.结果表明:插入波片后振荡级输出能量提高了10％,稳定度明显提高.重复频率为10 Hz时,1064 nm激光经放大后单脉冲能量可达700 mJ,其单次通过倍频晶体BBO,得到532 nm激光的单脉冲能量为325.6 mJ,四倍频后得到266 nm激光的单脉冲能量为84 mJ.1h内测得的三波长激光输出能量不稳定度均小于0.6％.     

角锥棱镜阵列谐振腔钕玻璃激光器实验研究

利用角锥棱镜阵列作为谐振腔的后腔镜,设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔并进行了实验研究.实验中获得了能量大于500 J的1.06 μm激光脉冲,发散角0.6 mrad左右,电光效率为2.3%.实验采集到的输出光斑不是一系列强度相差不大的子脉冲,而是中间有一个强峰,周围分布着一系列强度小得多的次峰.最后,对实验结果进行了解释与讨论,提出了利用角锥棱镜阵列进行光束相干合成的设想.     

Cr~(4+)∶YAG被动调QNd∶YAG陶瓷激光器的研究

介绍了近几年迅速发展的一种新型激光介质———透明Nd∶YAG多晶陶瓷的发展状况,对比分析了多晶陶瓷与单晶的光谱特性、激光特性和连续实验研究情况。并对钛宝石激光器调谐至808 nm,端面抽运Nd∶YAG陶瓷被动调Q全固态激光器的脉冲运转进行了较为详细的理论分析和实验研究。采用初始透射率为90%的Cr4+∶YAG可饱和吸收晶体,被动调Q的阈值功率为119 mW,当端面抽运功率为465 mW时,获得波长为1064 nm,脉宽为16ns,重复频率为18.18 kHz,单脉冲能量为3.4μJ,平均输出功率为61 mW的稳定调Q激光输出。采用不同初始透射率的Cr4+∶YAG晶体进行了实验和对比分析。     

355nm和1064nm全固态激光器刻蚀印刷线路板

采用输出功率8 W的355 am Nd:YVO4紫外激光器和50 w的1064 nm Nd'YAG激光器对覆铜板(CCL)和柔性线路板(FPC)进行了刻蚀实验,研究了激光功率密度、重复频率、扫描速度和单脉冲能量等加工工艺参数对刻蚀质量的影响.实验结果表明,由于铜和聚合物材料对紫外激光有更高的吸收率,紫外波段的激光只需要较低的能量就可以将表面铜层刻蚀完全,并且引起的热作用也较小.相反,红外激光加工最大的优势就是对环氧树脂和聚酰亚胺基板的破坏较小,从而适合于表面铜层的去除加工.与此同时,355 nm紫外激光器由于能快速轻易地将厚聚合物基板分离,更适合于印刷线路板(PCB)的切割成型加工.