相干组束自成像腔腔型设计理论研究

为了更合理地设计光纤组束谐振腔,针对自成像共振腔,用傅里叶光学理论对其进行了分析,并讨论了3种关键元件——傅里叶透镜、滤波器与输出镜的选取方法;提出了用MATLAB进行数值模拟进而得出空间滤波器透过率函数的计算方法.并以2个半径为55 mm且相距为240 mm的圆形光场为例,模拟了经过傅里叶变换后频谱面上的振幅分布和相位分布情况,通过比较相位,得到了两光场的同相位分布图像.同时,根据矩阵传输理论对腔体进行了分析,得到了自成像无源共振腔稳定振荡的必要条件,及振荡光光纤耦合效率最高的条件.     

基于Marx发生器的快速Q开关驱动电路设计

针对电光Q开关要求速度快的特点,提出基于Marx发生器的高压快速调Q驱动电路的设计方法。利用高压模块产生一级高压为并联电容充电,采用变压器隔离驱动8路MOS管。当触发信号引入时,功率MOS管导通使电容串联同时放电,从而电压倍增获得快速的高压脉冲。实验结果表明:通过该方法获得了上升沿12 ns,幅值3 000~4 000 V数字可调的高压脉冲波形。相比于传统脉冲变压器法的波形,上升时间减小了近35 ns。此调Q电路已应用于激光二极管（LD）泵浦的固体Nd:YAG激光器中,且长期稳定工作。     

谐振腔失谐对二极管泵浦Nd:YAG激光器性能的影响

理论和实验研究了激光器谐振腔失谐对激光器性能的影响。一方面,理论上,基于准连续二极管泵浦、电光调Q固体激光器的特点,建立了包含谐振腔失谐修正函数的速率方程模型。通过数值仿真,模拟了不同激光模式、光斑半径、孔阑半径、孔阑位置情况下,谐振腔失谐对激光器损耗以及激光性能的影响。另一方面,实验测量了谐振腔失谐对激光器性能的影响。对于长250 mm、最小孔阑半径3.5 mm的凹凸非稳腔,凹面全反镜失谐比凸面输出镜失谐对激光器性能的影响大,当凹面全反镜水平方向失谐角度由0增加到490 rad时,激光能量由220 mJ下降到150.9 mJ,下降31.4%,脉冲宽度由5 ns增大到6.5 ns,实验结果和理论分析结果基本相符,说明激光模型的正确性。建立的模型与实验方法为预测激光器谐振腔失谐对激光器性能的影响提供了一种有效工具,为高可靠性激光器设计提供了依据。     

高重频高峰值功率窄线宽激光放大器

高重复频率、高峰值功率、窄线宽的激光在激光雷达领域具有重要的应用价值。在对高重频窄线宽激光进行放大时,为了同时实现高放大倍率与高光束质量激光输出,在高重频、窄线宽被动调Q激光器作为种子源的前提下,设计了利用888 nm半导体激光端面泵浦Nd:YVO4块状晶体实现高增益的一级放大,808 nm半导体激光侧面泵浦Nd:YVO4板条晶体实现低热透镜效应的二级放大的方案。在重复频率10 kHz时,获得了峰值功率5 MW,线宽154 pm,脉冲宽度0.6 ns,平均功率31.5 W,光束质量M2为1.98的激光输出。从而验证了将高放大倍率与高光束质量分别控制的放大器设计思路。     

热边界和泵浦结构对激光晶体热效应的影响

报道了不同热边界和泵浦结构下激光晶体的热效应情况。理论上,基于星载激光器的工作特点,通过建立符合激光晶体工作状态的热模型,模拟了Nd:YAG晶体受到具有高斯分布半导体激光侧面泵浦时的温度场分布,分析了热边界、泵浦方式以及泵浦光斑、吸收系数等泵浦参数对温度场的影响。将激光晶体热透镜作薄透镜近似,进行了热透镜焦距理论计算和实验测量。五面环形泵浦结构,泵浦功率4 500 W,10 Hz重复频率下,Nd:YAG晶体的热透镜焦距约9.5 m,实验结果与理论仿真结果基本符合。文中建立的模型与实验方法为预测激光晶体的热效应提供了一种有效工具,为激光器设计提供依据。