Cr,Tm,Ho∶YAG激光器有效反转减少因子的数值模拟分析

为了分析Cr,Tm,Ho∶YAG（以下简称为CTH∶YAG）系统中Ho3+在受激跃迁时的工作特性,从速率方程中的反转减少因子出发,引入了有效反转减少因子的概念,从对有效反转粒子数利用率的角度,对其有效反转减少因子γ*CTH∶YAG进行了数值模拟和分析。结果表明,γ*CTH∶YAG是温度T的非线性递增函数,且在一定的工作温度范围内有一个拐点,存在一段近似线性的区域。在几十K到几百K的温度范围内均有1＜γ*CTH∶YAG＜1.5,且在室温下γ*CTH∶YAG更接近于1。另外,γ*CTH∶YAG的取值还受Stark跃迁能级变化的影响,但其随温度变化的主要性质不会改变。明确了γ*CTH∶YAG的意义和性质,为CTH∶YAG系统的温度敏感特性提供了理论依据,对优化输出结果有指导性意义。     

UR90多元件激光谐振腔的数值矩阵方法研究

以复杂光学元件的复振幅调制函数为基础,建立了复杂腔形的有限元传输矩阵。采用多元件激光谐振腔的数值矩阵方法计算了UR90腔的各阶本征模式和损耗,与FFT方法计算结果比较,具有一致性。对数值矩阵计算方法进行分析,总结了计算结果收敛度与离散元之间的关系,分析了产生这种关系的机理。     

30 W输出的Yb3+:KGd(WO4)2激光系统的理论设计

Yb3+:KGd（WO4）2晶体具有增益带宽大、掺杂浓度高等突出特点,是近年来引起广泛关注的可用于构建锁模飞秒和辐射平衡激光系统的激光介质。这里建立了基于准三能级系统的微观动力学理论模型,并将其应用于端面泵浦Yb3+:KGd（WO4）2种子源和激光放大系统的理论分析中。首先从速率方程出发,讨论了准三能级激光系统的种子源部分的物理特性,指出种子源部分存在着最佳的晶体长度和输出耦合镜反射率。由于Yb3+:KGd（WO4）2晶体材料的热传导率很低,研究中拟采用主控振荡功率放大结构以实现30 W量级的激光输出,并在此基础上探讨了主控振荡功率放大器部分的输出物理特性。研究结果对将来构建实用化的Yb3+:KGd（WO4）2激光系统有着重要的理论指导意义。     

Cr,Tm,Ho:YAG激光器有效反转减少因子的数值模拟分析

为了分析Cr,Tm,Ho∶YAG(以下简称为CTH∶YAG)系统中Ho3+在受激跃迁时的工作特性,从速率方程中的反转减少因子出发,引入了有效反转减少因子的概念,从对有效反转粒子数利用率的角度,对其有效反转减少因子γ*CTH∶YAG进行了数值模拟和分析.结果表明,γ*CTH∶YAG是温度T的非线性递增函数,且在一定的工作温度范围内有一个拐点,存在一段近似线性的区域.在几十K到几百K的温度范围内均有1＜γ*CTH∶YAG＜1.5,且在室温下γ*CTH∶YAG更接近于1.另外,γ*CTH∶YAG的取值还受Stark跃迁能级变化的影响,但其随温度变化的主要性质不会改变.明确了γ*CTH∶YAG的意义和性质,为CTH∶YAG系统的温度敏感特性提供了理论依据,对优化输出结果有指导性意义.     

激光目标回波模拟器能量标定装置研究

为了解决激光目标回波模拟器输出脉冲激光能量无法现场标定的问题, 采用模拟积分原理, 通过光电探测组件参数优化设计和积分组件电路结构设计, 建立了激光目标回波模拟器能量标定装置, 并设计相应实验对标定装置的测量能力进行验证。结果表明, 激光目标回波模拟器能量标定装置可实现对脉冲宽度为10ns~100ns脉冲激光能量值的准确测量, 其能量测量范围为10fJ~1pJ, 包含因子k=2时, 测量不确定度为13.8%。该研究可满足激光目标回波模拟器输出脉冲激光能量测量与标定的需求。     

不同波长激光对CCD的干扰性实验研究

为了对比研究激光对可见光CCD的干扰效果,采用532nm,808nm和1064nm波长的激光对同一可见光CCD进行了干扰实验。结果表明,3种波长的激光对CCD都有一定的干扰效果,由于干扰波长、干扰功率、工作方式等不一样,干扰效果也存在差异。对于脉冲式激光器,532nm激光比1064nm激光具有更低的光饱和阈值;当各波长激光输出达到一定功率时,CCD会出现饱和串音的现象。此干扰实验为更好干扰CCD成像系统提供了一定的实验依据。     

PPLN晶体实现2m激光输出的理论分析

为了实现2m激光输出,采用周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体用于光参变振荡(OPO)产生2m激光的方法,从PPLN晶体的Sellmeier方程出发,考虑三波相互作用需满足的动量守恒和能量守恒条件,进行了理论分析和数值计算,得到在120℃时,PPLN晶体的极化周期为31.35m的理论值;绘制出了输出波长与极化周期、输出波长与入射角的关系曲线;并从相位同步因子sinc2(Kl/2)出发,分别计算了允许角、允许周期、允许温度.结果表明,此方法不仅克服了利用双折射特性和色散特性方法带来的走离效应,而且还充分利用了晶体的最大有效非线性系数,从而理论上提高了转换效率.该理论分析为PPLN-准相位匹配-OPO输出2m激光的下一步实验奠定了基础.     

中红外PPMgLN光参变振荡器技术研究

为了实现3.8μm激光输出,采用了1.064μm激光抽运周期性极化掺氧化镁铌酸锂晶体（MgO掺杂摩尔分数为0.05）的光参变振荡器技术,由理论分析得到1.064μm激光抽运PPMgLN实现激光输出时,输出波长与极化周期以及温度的关系曲线。实验中,当晶体周期为29.2μm、温度为400K时,实现了3.8μm激光输出;当抽运功率为35W、声光调Q频率为8kHz条件下,获得3.84μm激光输出的平均功率为3.9W,其转换效率为11.14%,激光光束质量为6.46。结果表明,该技术可以获得较高转换效率的3.8μm激光输出,有望成为中红外激光对抗的激光干扰源。     

Cr,Tm, Ho:YAG激光器输出的实验研究

为了研究Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出脉冲能量和晶体温度的关系,利用有限元的方法计算了不同制冷温度和抽运功率情况下晶体内温度的分布,从而分析温度分布对激光实验输出的影响。控制制冷液温度在15℃、重频5Hz时,获得最大能量为217mJ的脉冲输出,斜效率约为1.4%;而重频10Hz时,最大单脉冲输出仅为56mJ,斜效率约为0.9%。结果表明,制冷温度和频率的增加都将大大增加激光的抽运阈值,同时降低输出效率。     

基于PPMgLN晶体低阈值宽调谐红外光参量振荡研究

对基于多周期极化掺镁铌酸锂晶体(PPMgLN) 的信号光单谐振准相位匹配光学参量振荡器(QPM-OPO)进行了实验研究.以输出波长为1.064靘的声光调Q Nd:YAG固体激光器作为基频泵浦源对周期为29～31.5靘的多周期掺镁(5mol%)铌酸锂极化光栅进行了光学参量振荡温度、周期调谐实验,光参量振荡阈值功率仅为45mW(重复频率1kHz).通过温度调谐(20～180℃)与周期调谐(29.0～31.0靘)相结合,实现了调谐范围为1445～1685nm的信号光稳定输出.