1.57 μm内腔式KTP光学参量振荡器

为了获得1.57μm人眼安全激光输出,采用了一种声光调Q激光二极管（LD）端面抽运的Nd ∶GdVO4全固态激光器作为抽运源的人眼安全波长内腔式KTP光学参量振荡器,获得1.57μm人眼安全激光输出。在注入泵浦功率为6.33 W,重复频率为15 kHz时,1.57μm激光平均输出功率达到405 mW,此时由二极管注入泵浦光至OPO信号光输出功率的转换效率达6.4％;在重复频率为5 kHz时,其脉冲宽度约为2 ns,峰值功率达18.9 kW。在重复频率为15 kHz时,信号光脉冲宽度比消耗后的泵浦光脉冲宽度压缩了13.6倍,比泵浦光脉冲压缩了16倍。实验发现1.57μm的OPO信号光输出功率随脉冲重复频率的增加而有效地增加,此类光参量振荡器有效地压缩了激光脉冲。     

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.     

纳秒级窄线宽脉冲钛宝石激光注入BBO晶体光参量放大器

实验上采用纳秒级窄线宽脉冲钛宝石激光注入BBO光参量放大器 (BBO OPA) ,实现了一台纳秒级Nd∶YAG激光器作钛宝石激光器和BBO光参量激光器抽运源的高效率系统。获得了钛宝石激光作为信号光注入BBO OPA时其输出能量为无信号光注入时的 6倍 ,并实现了 5 70～ 6 70nm的连续可调谐窄线宽 (<0 1nm)参量激光输出     

主动调Q内腔式Nd:YAG/GdVO4拉曼激光器

研究了激光二极管(LD)端面抽运的主动调Q内腔式Nd∶YAG/GdVO4拉曼激光器的激光特性,测量了不同抽运功率和脉冲重复频率条件下的平均输出功率和脉冲宽度.当注入的抽运功率为[7.44 W,脉冲重复频率为20 kHz时获得的1174.5 nm拉曼光的最大平均输出功率为1.3 W,对应的光-光转换效率为17.4%;当注入抽运功率为6.8 W,脉冲重复频率为[15 kHz时获得的1174.5 nm拉曼光的最大单脉冲能量为74.4 μJ.与Nd∶GdVO4自拉曼激光器进行实验比较和分析,实验结果表明主动调Q内腔式Nd∶YAG/GdVO4拉曼激光器可以获得比Nd∶GdVO4自拉曼激光器更高的平均输出功率和转换效率.     

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。     

自由电子激光器

本文从理论和实验方面评述了自由电子激光器。首先讨论高速电子束穿过螺线摆动器时发射的光谱。当光脉冲与电子一起穿过螺线摆动器时，电子受迫发出同样频率的光。计算了由这种感应辐射而获得的增益。然后介绍了斯坦福关于感应辐射自由电子激光器实验的一些具体细节。最后讨论有关自由电子激光器的一些问题。     

高平均功率太赫兹自由电子激光装置设计

为满足材料和生物医学等研究需要,中国工程物理研究院(中物院)提出了高平均功率太赫兹自由电子激光(THz FEL)用户装置研制项目。该装置采用准连续波运行的工作模式,太赫兹平均功率约为10 W。通过调节电子束能量和摇摆器的磁场强度,装置输出波长可在100μm(3 THz)~300μm(1 THz)进行调节,以满足不同用户的研究需要。装置主要包括电子源、主加速器、混合型摇摆器、激光谐振腔、太赫兹传输与探测系统等。装置将使用直流高压光阴极注入器作为电子源,主加速器为超导加速器,超导加速器后的电子束能量约8 MeV。该装置将建立成为一个用户装置。     

高功率高效率平面波导激光振荡器实验研究

研究了一种准连续工作下二极管抽运的高功率高效率Nd:YAG平面波导激光振荡器。实验采用尺寸为1mm×10mm×60mm的平面波导作为增益介质,搭建平平腔实验装置,研究了平面波导激光器在不同输出镜透射率和不同重复频率下的激光输出特性。实验结果表明,当输出腔镜透射率为79%时,在重复频率为500 Hz、工作电流为200A下,获得1064nm激光的平均输出功率为441 W;在5种不同重复频率下获得最大单脉冲能量为928mJ,此时有效光光效率为53.2%。输出激光脉冲波形与抽运光脉冲波形完全一致,脉冲宽度都是240μs。通过系统优化改进,该激光器输出功率有能力进一步提升。     

2.09μm纳秒钬激光抽运的磷锗锌光参量振荡器

高脉冲能量中红外激光在远程大气探测和目标识别中有着重要的应用,为了获得高脉冲能量的中红外激光输出,选用自主生长的ZnGeP2(ZGP)晶体作为中红外参量非线性晶体,晶体采用Ⅰ型相位匹配,切割角度为55°,利用自行研制的2.09μm La3Ga5SiO14(LGS)电光调QCr,Tm,Ho…YAG激光器作为ZGP光参量振荡器(OPO)的抽运源。光参量振荡器采用对抽运光具有反射的双程抽运结构以提高转换效率,采用脉宽约35ns的2.09μm调Q钬激光直接抽运ZGP-OPO,在单谐振振荡结构下获得了脉冲能量为5.9mJ的4.8μm中红外激光输出,光-光转换效率为13.1%,斜率效率为17%;在双谐振振荡结构下获得了脉冲能量为9mJ的3.7μm和4.8μm中红外激光输出,光-光转换效率为23.9%,斜率效率为26.7%。     

高重复频率光参变放大激光器

据《Lser Focus world》报道，最近，意大利米兰综合大学的研究人员采用德国汉诺威大学新研制的二极管抽运Yb：KYW（掺镱钾镱钨酸盐）激光器作为抽运源，与周期极化铌酸锂（PPLN）晶体构成光参变放大器，在脉冲重复频率1MHz下，输出激光能量190nJ，脉冲宽度220fs。信号光和闲频光的调谐范围分别在1．3μm～1．6μm和3．1μm～4．6μm。该器件结构简单、体积小，在抽运源和光参变等激光技术方面都有创新。     

太赫兹自由电子激光放大器研究

太赫兹自由电子激光(FEL)是获得高功率太赫兹辐射的重要途径,目前运行的太赫兹FEL装置基本上都采用振荡器结构,若采用FEL放大器模式,则可产生具有更高峰值功率的太赫兹辐射。本文以北京大学超导电子直线加速器的束流参数为基础,通过模拟分析确定了太赫兹FEL放大器对太赫兹种子源、电子束流及波荡器等的要求。模拟结果显示,太赫兹种子的峰值功率在10 W以上即可实现太赫兹FEL放大;在较易实现的参数条件下,可获得峰值功率数兆瓦的太赫兹辐射。     

太赫兹自由电子激光放大器研究

太赫兹自由电子激光(FEL)是获得高功率太赫兹辐射的重要途径,目前运行的太赫兹FEL装置基本上都采用振荡器结构,若采用FEL放大器模式,则可产生具有更高峰值功率的太赫兹辐射。本文以北京大学超导电子直线加速器的束流参数为基础,通过模拟分析确定了太赫兹FEL放大器对太赫兹种子源、电子束流及波荡器等的要求。模拟结果显示,太赫兹种子的峰值功率在10 W以上即可实现太赫兹FEL放大;在较易实现的参数条件下,可获得峰值功率数兆瓦的太赫兹辐射。     

自由电子激光器的一些改进方案

自由电子激光器(FEL)能否充分发挥其优异特性而走向实用,最终将取决于器件能否小型化.作者对现有喇曼自由电子激光器的控制系统及加速器部分进行了改进,使其体积大为减小,并对小型化FEL的设想进行了总体布局.     

Novel approaches to FEL operation: The gas-loaded FEL and a high efficiency FEL design

Two novel methods for improving free-electron laser (FEL) oscillator performance are discussed: (a) The gas-loaded FEL (GFEL) allows operation at snorter wavelengths for a given accelerator energy and wiggler. Experimental results of laser operation with a gas retention foil in the electron beam line and with the introduction of gas to the wiggler cavity are presented, (b) An FEL design utilizing a time-ramped microwave field to accelerate electrons as they lose energy to radiation allows for high conversion efficiencies. Parameter constraints for such an FEL are discussed, leading to a structure that integrates a wiggler with a linac. It is shown that conversion efficiencies of 50% at λ = 10 μm with a 2m wiggler length can be achieved for typical FEL parameter values without sacrificing small-signal gain     

160 W激光二极管抽运电光调Q主振荡功率放大器绿光激光器

介绍了激光二极管抽运的高重复频率、大能量绿光固体激光器研制成果。激光器采用电一光调Q，主振荡功率放大器（MOPA）结构。根据放大器的设计要求，研制了抽运功率达12kW，占空比为15％的激光二极管侧抽运Nd：YAG棒状激光模块。在重复频率500Hz，脉冲宽度15ns条件下，实现了单脉冲能量1．27J的1064nm输出，光束质量β小于2．5。采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体外腔倍频，在基频能量1J，重复频率400Hz，抽运功率密度67MW／cm^2时，获得大于405mJ的绿光输出（平均功率达160W），倍频效率约为40％，绿光光束质量β〈5。     

Experimental and theoretical study of periodic intensity bursts inthe start-up phase of a free-electron laser oscillator

Experimental observations and a theoretical analysis of periodic radiation bursts and macropulse formation in the startup phase of a free-electron laser (FEL) oscillator are presented. This microwave FEL uses a long pulse electron beam with a slowly decaying voltage. The output radiation consists of a superposition of bell-shaped macropulses, each of which is composed of a periodic sequence of short micropulses. The micropulses are separated by a cavity round-trip time. Each bell-shaped macropulse has a random startup time and amplitude. The startup of the radiation macropulses is correlated with random current spikes on the continuous electron beam. The observed macropulse signal agrees with a theoretical calculation of the impulse response of the FEL oscillator when the shift in the FEL resonance frequency arising from the slow voltage drop of the electron beam is included in the analysis. Possible applications of the macropulse formation phenomena in the FEL are discussed     

A simple model of the free electron laser oscillator from low intohigh gain

An investigation of the Compton free electron laser (FEL) oscillator from the low into the high gain regime is presented. The one-dimensional Maxwell-Pendulum equations, describing the radiation-electron beam evolution in an FEL, are used to develop a simple, computationally efficient method of modeling the radiation evolution. The maximum efficiency for a range of values of the gain parameter G is calculated     

高功率声光调Q主振荡功率放大器

为了实现在高重复频率调Q的同时,又有好的光束质量。实验设计了激光二极管抽运的高重复频率、高功率的主功率放大（MOPA）结构激光器,激光器采用声-光调Q,主振荡功率放大+二级放大的结构。优化了主功率放大（MOPA）激光器的结构和相关参数,完成了关于高功率高重频主功率放大（MOPA）结构激光器的实验研究,并且通过合理排列光学元件在谐振腔中的位置来实现光束质量的提高,利用聚焦镜和狭缝来实现激光模式的匹配。在重复频率为50 kHz时,实现了最高功率为51.3 W,输出脉宽为18.62 ns,光束质量为MX2=1.882、MY2=1.971的激光输出,光-光转换效率为23.75%。在增益导引的作用下,主振荡功率放大（MOPA）激光器的输出光光束质量得到了有效的提高。     

A submillimeter free-electron laser experiment

A free-electron laser (FEL) Raman-backscattering oscillator, using afrac{1}{2}-1MeV, 20 kA electron beam pumped with a weak (∼ 250g) periodic (8 mm) transverse magnetic field, is operated as a source of high power millimeter and submillimeter radiation, with lasing developing during the 150 ns beam pulse. Measurements of lasing operation are described at 1.0 and 0.6 mm. The temporal behavior of cavity radiation is considered and effective gain is measured and compared with theory.     

COMPARISON BETWEEN FEL AND CYCLOTRON RADIATION

In general,in free electron lasers there are two kinds of stimulated radiations:FELradiation and cyclotron radiation.This paper chows theoretically that if the initial transversevelocity of electron beam is large and the selected parameters for FEL are not suitable,thecyclotron radiation will be dominant,especially when the energy of electron beam is low.But thecyclotron radiation does not have double Doppler frequency upshift effect,its frequency is limitedby axial megnetic field,and when the energy of electron beam is high,the cyclotron radiationfrequency will be much lower than FEL radiation frequency.Therefore,in FEL experimentshow to distinguish these two kinds of radiations and to suppress the cyclotron radiation are veryimportant.