高重频纳秒脉冲激光光子推进冲量特性研究

随着激光推进技术的发展,激光辐照光压推进技术成为深空探测的推进技术热点。目前激光光子推进以连续激光远距离传输辐照光压推进为主,而短脉冲激光具有峰值功率高的优势,因此,提出了一种纳秒高重频脉冲激光光子推进技术。利用扭摆微冲量测量装置研究了高重频纳秒脉冲激光光子推进的冲量特性。实验中谐振腔输出的激光波长为1 064 nm,脉宽为160 ns,重频为10 kHz。输出耦合镜采用反射率为90%的反射镜,实验过程中腔内对应的激光功率范围为144 W～414 W。对于采集的扭摆原始数据采用局部滑动拟合方法,较好实现了数据的平滑降噪处理。实验结果表明,光压冲量随输出激光功率的增加呈线性增加。通过进一步计算,分别获得了单脉冲激光对应的光压冲量和脉冲时间内的平均光压推力。研究成果为空间推进中的激光辐照光压推进技术的发展提供了技术参考。     

大功率激光光束聚焦光斑功率密度分布直接测量仪的研究

针对激光加工大功率激光功率密度分布测量的要求 ,采用空心探针扫描采样测量法 ,提出并建立了被测激光经探针小孔、探针内通道传输的数学物理模型 ,经计算 ,给出了包括探针微孔孔径、探针内通道尺寸、系统采样点数等系统参数 ,设计了新的测量系统 ,实现了对大功率激光光束、聚焦光斑功率密度分布的直接测量 ,测量结果与理论计算相吻合。测量仪能对CO2 激光和YAG激光进行直接测量 ,测量的功率大于 10kW ,功率密度大于 10 7W /cm2 ,测量激光光束的最大直径为 6 0mm ,激光聚焦光斑的直径小于 0 5mm。     

1～30瓦连续激光功率测量

根据生产、科研和计量方面的需要,我们试制了圆盘功率计,用它测量工1～30瓦的连续激光功率,并探讨了建立基准组的方法及扩展功率测量上限的方法。基准组的内部比对精度为2％(99％置信限),系统误差不大于2％。利用调制盘及扩大光束的方法可把功率上限扩大到500瓦。     

大口径高能脉冲激光参量测量装置的精度研究

为了研究高能激光外场特性,研制了一套用于测量大口径高能量脉冲激光参量的测量装置。该装置包括一套自校准系统,能够对其主要系数进行现场校准。采用理论分析和实验研究的方法,对装置的测量原理、性能和结构进行了描述,并对测量误差进行了理论分析,证明了该装置能够同时测量高能激光光强分布和能量值,最后采用校准实验的方法对测量误差进行了验证和分析。该装置对激光脉冲能量和光强分布的测量误差分别为4.5%和5%。结果表明,该装置有较高的测量精度和可靠性,能广泛用于大口径高能量脉冲激光外场测试。     

1kW单端抽运、高光束质量、高稳定性全光纤激光振荡器

与光纤放大器相比,光纤激光振荡器具有结构紧凑、稳定性好、模式不稳定性阈值高、光束质量优良等优点。对单端抽运的1kW级全光纤激光振荡器进行了详细的理论和实验研究。建立了考虑光纤弯曲、模式耦合、抽运波长变化、包层光滤除的速率方程模型;利用国产合束器,搭建了单端抽运全光纤振荡器,在抽运功率为1.5kW时,获得1.04kW功率输出,光光效率为69%。对不同输出功率的光束质量进行测量,光束质量M2均小于1.25。激光器稳定工作1h,功率起伏小于1%。     

利用光驱动微型物体

1.引言自古以来人们都知道电磁波具有动量,因而,电磁波的辐照会产生压力。这就好比由于风力的作用会产生风压一样,将其称为辐射压,尤其是利用光照射时,将会产生光辐射压,又称为光压。早在1900年,P.N.Lebedev、1904年E.F.Nichols和G.F.Hull就已对利用光照射产生光压作了验证。譬如射向地球的太阳光强度,在大气层外为1.35kW/m~2,在地面上为1.0 kW/m~2左右。而地面上每1m~2镜面积所接收的光压仅为0.67dyn.当时,通过减少空气摩擦来观测光压是极其困难的,因而使得对光压的研究无法进展。直至1970年A.Ashkin经过实验,利用激光照射捕获微型物体获得成功以后,光捕获、     

一种非真空环境下的光压测量装置

基于扭秤原理,利用PET真空镀铝材料反射激光,在非真空环境下通过光放大原理实现了对光压的演示和测量,分析了实验误差。     

与电化学C—V测量相结合的光压谱（PVS）技术

本文介绍了与电化学C-V测量相结合的光压谱技术的基本原理、实验装置及其在研究化合物半导体材料方面的应用。     

基于CO2激光的AgGaSe2晶体中3次谐波产生

为了在AgGaSe2 晶体中产生3次谐波,利用自行研制的1台可调谐脉冲CO2激光器,在2次谐波中采用Ⅰ类匹配,并在3次谐波中采用Ⅱ类匹配的方法。实验中CO2激光输出波长为9.6m,在AgGaSe2 晶体中得到了波长为4.8m的2次谐波以及波长为3.2m的3次谐波,其峰值功率分别为88kW和4kW,并测量了相位匹配允许角。结果表明,在该AgGaSe2晶体实验中能有效地输出3次谐波,随着CO2激光功率的增大,输出2次谐波峰值功率和3次谐波峰值功率的级数都增加。     

激光功率的精确测量

理想的激光功率测量装置应是紧凑、方便而准确，并且可以直接测量激光器的最大功率而不发生破坏或性质的变化。虽然激光功率计也具有象激光器一样长的发展史,但上述要求还是不能完全满足，已有的各种测量装置和方法，有的不够准确方便，有的不能承受激光的最大功率(最大功率往往是测量最感兴趣的)。本文介绍激光功率精确测量的现状、及所需不同激光功率和功率密度范围的测量装置。     

高功率GTWave光纤激光器研究进展

高功率GTWave光纤激光器是目前光纤激光器研究的一个热点。介绍了GTWave光纤的结构,并回顾了国内外高功率GTWave光纤激光器的研究成果,可以看出,国内外GTWave光纤激光器的发展极其迅猛,其功率扩展能力非常强、结构设计非常灵活,输出功率远高于其他光纤激光器;同时,对比分析了高功率GTWave光纤激光器的特点和优势,并对今后的研究进行了展望。     

国产双锥形光纤实现4kW单模激光输出

基于自主研制的双锥形掺镱双包层光纤,开展了全光纤高功率光纤激光放大实验。激光系统实现了中心波长为1080 nm、最高功率为4 kW的单模激光输出,其光光效率和斜率效率分别为82%和83%,质量因子(M²)为1.33,拉曼抑制比为44 dB。实验结果表明,双锥形光纤具有同时提高非线性效应和模式不稳定性效应阈值的优势,有利于进一步提升高光束质量光纤激光器的输出功率。     

激光相干合成的研究进展:2011—2020

本文回顾了过去10年激光相干合成领域取得的重要进展,总结了可合成激光模块性能提升的标志性成果,梳理了相干合成使能技术取得的重要突破,展示了不同类型激光相干合成取得的成果及其多样化应用,并对激光相干合成领域的发展进行了展望。     

6.7 kW全国产化窄线宽三包层光纤激光器

为了实现高功率光纤激光的窄线宽输出,研究了基于大模场三包层掺镱光纤（LMA-YTF）高功率窄线宽光纤激光的热效应和四波混频(FWM)效应。基于FWM效应模型,仿真分析了大模场三包层光纤(LMA-TCF)放大器光谱展宽的影响因素。建立了LMA-YTF的热分布模型,分析了大模场三包层光纤(LMA-YTF)中第二包层功率占比对光纤温度以及泵浦功率上限的影响,讨论了聚合物涂层导热系数和外部温度对光纤温度的影响,实验对比了不同反向合束器的泵浦功率上限,结果表明第二包层功率占比低的(6+1)×1合束器比(9+1)×1合束器拥有更高的泵浦功率上限。基于全国产化器件搭建了一台三包层光纤激光器,实现了输出功率6.7 kW、3 dB线宽为0.32 nm的激光输出。     

Resistance of diamond optics to high-power fiber laser radiation

The resistance of optical windows and mirrors that are made of polycrystalline CVD diamonds (with a 25-mm diameter and 1.3-mm thickness) with a heat conductivity of 1970 W/mK is studied upon the radiation of the CW ytterbium laser (?? = 1.07 ??m and the power is 10 kW). It is determined that the window withstands a power density of 11.7 MW/cm², and a 25-layer interference mirror on a diamond plate was destroyed (without cooling) at 8.2 MW/cm². The simulation of the water-cooled window showed that its maximum heating will not exceed 100°C at an incident power of 35 kW. It is shown that unique properties of the CVD diamond allow one to consider this material promising for applications in high-power lasers.     

GaAs-based four-channel photonic crystal quantum dot laser module operating at 1.3 /spl mu/m

A GaAs-based laser module, which combines the output of four singlemode lasers operating at 1.3 /spl mu/m by using photonic crystal mirrors and combiners, has been developed. The complete device size is around 0.2 mm/sup 2/. The lasers can be operated individually or in parallel with sidemode suppression ratios better than 20 dB.     

高能CO2激光器光束质量测量实验研究

高能激光已广泛应用于科研、工业和军事领域。由于大气对激光传输过程会产生影响,测量研究高功率激光器远场光束质量一直是困扰研究者的一项难题。提出了一种远场光束质量相对测量和绝对测量相结合的测试方法,并测量分析了高功率1．4kw脉冲TEACO2激光器在500m处的光强分布。实验结果表明,高功率C02激光器光束经500In传输后达到靶面位置的最大功率密度为1．65W／cm2,光束的横向远场发散角达到0．96mrad。实验结果为提高系统的优化设计提供了重要的参考依据。     

Phase-locking of two photonic crystal fibre lasers by mutual injection scheme

In recent years, exciting progress has been made in the upscaling of high-power fibre lasers, owing to the advance in cladding pump and fibre fabrication technologies. Especially, with the advent of photonic crystal fibres (PCFs), Yb-doped PCFs are rapidly being developed and utilised in the study of high-power fibre lasers, the reported output power of PCF laser having exceeded kW levels [1]. Compared with the conventional fibres, PCFs have many unique properties such as endless singlemode guiding, large singlemode area, small nonlinearity, and high numerical aperture of inner cladding, etc., which make PCFs especially suitable for producing high-power lasers with good beam quality. However, as in the case of the conventional fibre lasers, nonlinear effects and onset of catastrophic thermo-optical damage are the main limitations of the upgrading of high-power PCF lasers. Thus, coherent addition schemes are also desired for PCF lasers to achieve higher output power with higher brightness.     

3kW射频板条CO2激光器功率稳定性的研究

为了解决3kW射频板条CO₂激光器在高功率工作条件下功率波动的问题,采用外光路转折镜调节方法对腔镜热畸变造成的光路偏移进行补偿。研究了基于芯片TMS320LF2407的脉宽调制器控制激光器注入功率的关键技术,设计了整形光路尾镜取样功率检测系统,并分析了外光路自适应调节系统的补偿原理。结果表明,整形光路尾镜取样功率检测系统与基准功率计的最大误差为±2.59%,其具有高线性度;采用PA 100/T 14型压电陶瓷微位移驱动器,对微动距离不超过54μm的自适应调节转折镜进行调节补偿,光束偏移不会超出空间滤波器的0.8mm狭缝宽度;调节补偿前后输出功率波动由18%降到2%,达到了由于腔镜热变形导致光束偏移的补偿要求,整形光束的旁瓣消失,获得最佳模式输出。此项研究对提高激光器输出功率稳定性具有一定的实用价值。     

分布反馈激光器温度与电流控制研究

为了精密控制分布反馈激光器的温度与电流, 采用数字信号处理芯片, 设计了分布反馈激光器驱动装置。通过该装置设定激光器温度和电流的参考电压, 经数模转换, 再通过温度和电流驱动模块, 馈入并驱动分布反馈激光器, 进行了实验验证。结果表明, 40min内温度变化极差与标准差分别不超过5mK和0.7mK, 电流变化极差与标准差不超过40μA和6μA; 驱动半导体光放大器, 关断时间小于1μs, 具有良好的瞬间响应特性; 该装置具有较高的温度和电流稳定性, 流控模块具有良好的瞬态特性, 能够精密控制分布反馈激光器的温度和电流。该控制装置可用于光腔衰荡光谱研究, 控制分布反馈激光器并驱动光放大器来关断激光。