多级和多程脉冲激光放大器的逆问题

采用脉冲分割模型和逐次逼近迭代法，对任意空间和时间分布波形的激光通过任意增益分布多级和多程激光放大系统传输的逆问题，即给定输出脉冲和多级／多程放大系统参数，求输入脉冲波形和能量密度，作了详细研究和计算模拟     

高功率激光通过多级和多程脉冲放大器的传输特性

采用脉冲序列模型和薄片模型,对任意空间和时间分布波形的激光通过任意增益分布多级和多程脉冲放大系统的传输特性作了详细研究。     

高功率激光通过脉冲放大器的变化

采用脉冲分割模型详细研究了任意空间和时间分布波形的激光通过任意增益分布脉冲激光放大器后，激光脉冲波形和能量密度的变化，并将可用总损耗Ｔ表示的集中损耗近似和薄片损耗模型计算结果作了比较，给出了集中损耗近似成立的条件。     

高功率固体激光驱动器光传输程序研究

开展了高功率固体激光驱动器计算机模拟方面的研究,开发了一套光传输综合模拟计算软件.该软件的研究和开发,是针对固体激光驱动器多程放大过程及非线性传输问题开展的研究工作.系统地研究了高功率脉冲激光在多程放大系统中的非线性传输过程,建立了脉冲激光的能量放大、线性传输和非线性自聚焦效应等物理模型,建立了相应的算法.软件能对任意一种多程放大构型进行模拟,同时给出各个关键位置的激光束空间、时间的强度分布和位相分布.本文还介绍了程序设计技术方案、软件实施方案,以及软件的主要功能.模拟计算软件使用方向控制器来模拟四程中的光束反转器控制光束的方向,实现了标准模块化. 该模拟计算软件与国际上的同类产品如俄罗斯的光束传输程序FRESNEL 2.5、美国LLNL的能流分布软件CHAINOP进行了比对,计算结果基本吻合,功能上有所扩展.(OC5)     

宽频带激光脉冲放大的逆问题

采用脉冲分割模型,研究了宽频带激光脉冲放大的逆问题,即由所要求的输出激光脉冲时间、空间波形、光谱分布和能量密度,并给定放大器参数情况下,求输入激光脉冲时间波形、空间、光谱分布。有关结果对高功率激光放大系统的设计有应用意义。     

宽频带激光脉冲放大的逆问题

采用脉冲分割模型,研究了宽频带激光脉冲放大的逆问题,即由所要求的输出激光脉冲时间、空间波形、光谱分布和能量密度,并给定放大器参数情况下,求输入激光脉冲时间波形、空间、光谱分布。有关结果对高功率激光放大系统的设计有应用意义。     

高重频大能量亚纳秒板条激光放大器研究北大核心CSCD

高重频大能量亚纳秒固体激光器具有重复频率高、单脉冲能量大、峰值功率高等特点,在国防军事工业加工等领域具有广泛的应用前景。本文报道了一种基于板条多程放大的亚纳秒激光放大器。种子光为重复频率1 kHz、平均功率4.5 W、脉冲宽度700 ps、波长1064 nm的基模激光,经过光束整形以匹配板条放大器口径,放大级采用角度复用及偏振变换实现四程放大,最终实现了重频1 kHz、单脉冲能量189 mJ、脉冲宽度720 ps、光束质量2倍衍射极限的亚纳秒激光输出。     

高性能10J级四程预放大技术研究

提出了一种新型的高功率激光装置的预放系统结构,采用钕玻璃再生放大结合离轴四程放大的技术途径,研究了四程放大中寄生振荡和笔形光束的产生机理和抑制措施。通过注入脉宽为3ns,单脉冲能量小于1nJ的1053nm单纵模种子激光,可以获得10.3J的近衍射极限输出,总增益大于1010,能量稳定性为2%,输出激光为近平顶分布,近场填充因子为71%,近场调制度约为1.4,91%的焦斑能量能聚焦于2倍衍射极限内。实验结果和输出性能完全满足激光装置预放系统的性能要求,验证了多程放大技术在高功率激光装置预放系统中应用的可行性。     

基于电光开关的高功率准分子激光MOPA系统ASE抑制

高功率准分子激光系统中的放大自发辐射(ASE)会引起主脉冲信号对比度下降,从而导致放大过程中激光脉冲信号对比度下降以及波形展宽和畸变,影响精密物理实验的开展。基于电光开关产生短脉冲的原理,对紫外波段电光开关进行了研究,建立了一种抑制准分子激光放大链ASE的方法。在对主振荡功率放大(MOPA)系统第一级预放大器的削波实验中,单电光开关和双电光开关消光比分别达到了103和104量级,削波后的激光脉冲信号对比度由原来的几十倍分别提高到105和106量级。在单路MOPA系统放大实验中,采用级联双电光开关进行了系统的ASE控制,并最终在靶面获得了良好的窄脉宽放大激光脉冲,为高功率准分子激光系统中波形放大问题提供了一个有效的解决方案。     

基于分光延时的脉冲激光波形调节方法研究

脉冲激光由于具有峰值功率高、脉冲宽度窄等特点，在激光致声、激光焊接等领域中得到了广泛应用。使用特殊波形的脉冲激光，可获得比单脉冲高斯激光更加优异的应用效果，因此脉冲激光波形调节方法具有重要的应用价值。针对这一需求，提出并实验验证了一种基于分光延时的脉冲激光波形调节方法。首先对脉冲激光分光延时叠加原理进行了理论分析，设计出基于两次分光的四脉冲分光延时叠加光路，确定了产生矩形、三角形、驼峰形和双峰形脉冲激光所需的分光比与延时。然后搭建了一套基于Nd∶YAG脉冲激光器的二倍频532 nm激光的四脉冲分光延时叠加实验装置，成功获得了矩形、三角形、驼峰形和双峰形等特殊波形的脉冲激光。     

高能量1 ns Nd:YAG激光器系统

为了实现高能量、窄脉宽的输出,设计了一种半导体端面泵浦Nd:YVO4的主振荡器与功率放大器(MOPA)结构的Nd:YAG激光器。半导体端面泵浦布儒斯特切角Nd:YVO4晶体调Q主振荡器,获得了单脉冲能量0.16mJ,重复频率5Hz,脉冲宽度0.964ns的种子激光输出。通过使用光隔离器和端面切角的Nd:YAG晶体,避免了Nd:YAG双通预放大器的ASE效应,获得了单脉冲能量88mJ,脉宽0.972ns的激光输出。通过空间滤波器后,两级主放大器单通放大后,最终获得了单脉冲能量大于3.25J,脉宽1.051ns,M2为1.9,不稳定度小于±3%ns激光放大输出。     

磷酸盐钕玻璃板条多通放大系统时间特性的研究

在理论和实验上研究了磷酸盐钕玻璃三通放大系统的时间特性。对闪光灯放电脉冲波形、被动调Q和脉冲放大作了计算模拟,实验证实了计算结果是正确的。     

LDA抽运Nd:YLF再生放大器的实验研究

研制了一台激光二极管列阵(LDA)抽运的Nd:YLF再生放大器。再生放大器工作波长1053 nm，重复频率1 Hz，输出4 ns宽基横模TEM00激光脉冲的能量为2 mJ。总放大倍数达到了1×10 7，输出能量稳定性优于±4.7%(峰值)。给出了再生放大器的实验装置和有关实验结果。     

数字音频功率放大器优化设计

对数字音频放大器各组成环节进行了系统的分析,将双边带三电平自然采样法脉宽调制技术、Dead-Time技术、负反馈技术等引入脉冲编码调制器、开关放大器、低通滤波器等环节。通过对脉冲编码调制器、驱动方式、开关放大器、低通滤波器的优化设计,整机失真度低于0.05%,信噪比大于110 dB,效率达到了93%。     

1kHz全光纤双程结构掺Yb3+脉冲光纤放大器

以1KHz低重复频率的脉冲激光为信号光源,实验研究了全光纤双程结构的脉冲光纤放大器.利用光纤声光调制器(AOM)滤除了放大过程产生的放大自发辐射光(ASE),并测量了该ASE功率;分析了低重复频率及双程结构对放大器输出特性的影响;研究了抽运光功率对输出脉冲宽度和脉冲峰值功率的影响.在注入信号激光波长1060nm、脉冲宽度10.2ns、峰值功率0.58W时,获得放大脉冲激光的脉冲宽度7.9ns、峰值功率245.2W,对应增益26.3dB.     

A Discrete‐Amplitude Pulse Width Modulation for a High‐Efficiency Linear Power Amplifier

A new discrete‐amplitude pulse width modulation (DAPWM) scheme for a high‐efficiency linear power amplifier is proposed. A radio frequency (RF) input signal is divided into an envelope and a phase modulated carrier. The low‐frequency envelope is modulated so that it can be represented by a pulse whose area is proportional to its amplitude. The modulated pulse has at least two different pulse amplitude levels in order that the duty ratios of the pulse are kept large for small input. Then, an RF pulse train is generated by mixing the modulated envelope with the phase modulated carrier. The RF pulse train is amplified by a switching‐mode power amplifier, and the original RF input signal is restored by a band pass filter. Because duty ratios of the RF pulse train are kept large in spite of a small input envelope, the DAPWM technique can reduce loss from harmonic components. Furthermore, it reduces filtering efforts required to suppress harmonic components. Simulations show that the overall efficiency of the pulsed power amplifier with DAPWM is about 60.3% for a mobile WiMax signal. This is approximately a 73% increase compared to a pulsed power amplifier with PWM.     

高增益亚纳秒脉宽激光Nd:YAG双通放大器

对亚纳秒脉宽激光脉冲进行了双通放大的实验研究。双通放大器增益介质掺杂原子数分数为1.0%,3 mm×120 mm的Nd:YAG棒。为了消除自激振荡和放大自发辐射(ASE)效应,Nd:YAG棒两端面采用1.5°倾角设计。为了获得较高的能量提取效率,通过选择合适的扩束镜倍率,保证主振荡器输出的种子激光光斑面积大约为晶体棒端面面积的80%。主振荡器输出的单脉冲能量为0.16 mJ,重复频率为5 Hz,脉冲宽度为0.964 ns,M2为1.5的种子激光,经过Nd:YAG双通放大后,得到了单脉冲能量88 mJ,脉宽0.975 ns,M2为1.7,不稳定度小于±3%,550倍的稳定高增益亚纳秒激光双通放大输出。     

39fs,16W全光子晶体光纤飞秒激光系统

实验研究了高平均功率输出的光子晶体光纤飞秒激光系统。系统中振荡器和放大器均使用保偏型掺Yb3 双包层大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)为增益介质,具有极低非线性系数、很高的增益系数,并能保证很好的环境稳定性。系统研究了种子光功率、脉冲宽度、脉冲啁啾和放大器抽运光功率等参数对系统输出飞秒激光脉冲宽度的影响。在输入种子光平均功率为180mW,放大器抽运功率为40W时,获得平均功率16W输出(对应单脉冲能量320nJ),脉冲宽度压缩到39fs。     

1.3 μm高脉冲能量锁模皮秒再生放大器

报道了激光二极管抽运工作波长为1.3 μm的高能量皮秒再生放大器,种子源为重复频率65 MHz、平均输出功率140 mW的被动锁模皮秒激光振荡器。通过优化再生放大器,获得了重复频率为1 kHz、脉宽小于20 ps、单脉冲能量大于1 mJ的高脉冲能量皮秒脉冲激光,脉冲能量稳定性均方根值小于0.3%,其倍频光束671 nm的质量因子M2小于等于1.1,这表明再生放大器输出激光具有很好的光束质量。     

光纤放大器中有限增益带宽对自相似脉冲放大演化的数值研究

通过求解包含超高斯增益系数滤波项的分布增益非线性薛定谔方程,模拟研究了短脉冲在有限增益带宽指数增益光纤放大器中的自相似演化行为及其差异。结果表明脉冲在不同指数增益分布放大器中传输时都会受到增益带宽的限制。相同输入脉冲在相同长度、相同总增益的指数上升、下降和双向分布放大器中放大时,在双向分布放大器中输出能量最高,输出脉冲线性啁啾特性最好,指数下降放大器输出能量最低,输出脉冲线性啁啾特性最差,指数上升放大器居两者之间。另外,总增益相同时,无论是指数上升、下降和双向分布放大器,初始增益系数较小,输出脉冲能量较高,脉冲线性啁啾特性较好。