VCSELs输出功率取得重大突破

美国Photonics Spectra杂志2007年7月号报道了Princeton Optronics Inc．的VCSELs（垂直腔面发射激光器）在输出功率方面的重大突破，展现了用作固体激光器泵浦源的光明前景。目前，一个VCSEL的二维阵列，连续输出超过230W，功率密度1kW／cm^2（芯片面积0．22cm^2）；准连续输出达100W，室温工作，脉宽100μs，占空比0．3％，功率密度3．5kW／cm^2。     

高电流密度氧化物阴极进展

氧化物阴极直流运用的发射电流密度为0．5A／cm^2，如使用Sc2O3分配式氧化物阴极，可使发射电流密度提高到2A／cm^2，而使用Ba2Sc2O5分配式氧化物阴极则有进一步提高到3．8Am／cm^2的可能。若采用Sc2O3的钨薄膜分配式氧化物阴极，则可进一步达到4A/cm^2不掺杂物质，仅将(Ba,Sr，Ca)O制成亚微米氧化物阴极也可将电流密度从0．5A／cm^2提高到2A／cm^2。     

高功率激光反射镜热畸变补偿结构设计与仿真

为了研究激光反射镜热畸变补偿结构的设计,在分析激光腔镜热变形行为的基础上,采用优化镜体结构,提出了一种减少入射激光光斑区域镜面热畸变的途径——热畸变自补偿激光反射镜,并与普通硅镜的热变形情况进行了比较.结果表明,当反射镜反射率为98%、入射激光功率为7kW、激光照射时间分别为2s,4s和10s时,普通硅镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.167μm,0.174μm和0.172μm;而热畸变自补偿激光反射镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.092μm,0.052μm和0.027μm.该研究结果对提高高能激光腔镜热效应稳定性、改善高能激光光束质量具有一定参考价值.     

潮湿环境对不同金属样品激光烧蚀阈值的影响

用1064nm激光辐照金属样品,通过测量金属物质烧蚀阈值附近冲击波的渡越时间的突变,确定了Cu、黄Cu、Al3种样品在干燥空气中和潮湿空气巾的烧蚀阈值。干燥空气,Cu为1．0J／cm^2,黄Cu为．9J／cm^2,Al为0．68J／cm^2;潮湿空气中,Cu为1．0J／cm^2;黄Cu为0．7J／cm^2;Al为0．38J／cm^2。结果表明,潮湿空气中的黄Cu和Al样品烧蚀阈值降低了,而Cu样品的烧蚀阈值没有变化;黄Cu和Al样品烧蚀阈值降低的程度也不同,黄Cu为22％,Al为44％。     

紫外偏振器

Precision Photonics公司（PPC）开发出了一系列应用于紫外波段的高能偏振片及立方体分光镜。PPC在制造这些光学元件时,采用密集离了束溅射镀膜技术．使其在激光波长为355nm时的激光损伤阈值大于2J／cm^2。该公司还指出,当波长为632nm时．透射波畸变〈λ/10p-v,消光系数达1000：1。     

HfO2／SiO2光学薄膜激光损伤阈值的测量

参照国际标准ISO11254及其规范，组建了小口径1064nm激光的损伤阈值测量装置，能对各种光学元件，包括高反膜、偏振膜及增透膜等进行了1064nm激光损伤阈值测量，按损伤阈值测量国际标准的要求，测量了由HfO2/SiO2镀制的1064nm高反膜，偏振膜及增透膜的激光损伤阈值，分析了它们的激光损伤特性，对于10ns的1064nm激光脉冲，高反膜的损伤阈值为12.8J/cm^2，偏振膜为9.8J/cm^2，增透膜为9.2J/cm^2，对于20ns，1ns的激光脉冲，高反膜的损伤阈值分别为15.3J/cm^2和5.75J/cm^2，高反膜的损伤阈值对于ns激光脉冲符合时间定标率τ^0.35。     

基于SiGe／Si的空穴型共振隧穿二极管

用GS400高真空外延设备制备了空穴型双势垒单势阱共振隧道二极管，常温(293K)直流测试数据为PVCR(峰谷电流比)=1．13，Jp(峰值电流)=1．589kA／cm^2，对应的低温(77K)脉冲测试数据为PVCR=1．24，Jp=1．086kA／cm^2，两种情况下，较低的PVCR可归结为Ge2Si1-x／Si异质结构本身的能级特性和热效应。     

钛宝石强激光负载的有机硅复合凝胶增透膜研究

以硅酸四乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)为前驱材料，用溶胶-凝胶(sol-gel)方法在钛宝石表面制备得到均匀性良好且具有高激光损伤阈值的有机硅复合凝胶增透膜。膜层在钛宝石激光器输出波段(750～850nm)的增透效果显著，其平均透过率超过98．6％；激光破坏阈值为2．2J／cm^2(800nm，300ps)；膜层表面均匀性达到激光波面的要求，在皮秒、飞秒超短脉冲高功率激光领域具有应用价值。溶胶的性能测试结果表明，溶胶粘度和成膜折射率均随溶液中CH3SiO1.5溶胶体含量的增加而增大，而膜层折射率受烘烤温度影响较小。     

高占空比大功率激光器阵列

设计并研制了1cm长折射率渐变分别限制单量子阱(GRIN—SCH—SQW)单条激光器阵列。占空比为20％，在70A工作电流下，输出功率达到61．8W，阈值电流密度为220A／cm^2，斜率效率为1．1W／A，激射波长为808．2nm。     

强激光辐照下生物组织的瞬态温度场研究

研究生物组织在强激光作用下的瞬态温度分布,探讨强激光作用下生物组织的热传输规律,采用数值方法中的有限差分法求解热传导方程,得出了生物组织纵切面上温度的时空分布图、生物组织轴向温度按指数规律降低及径向上温度按偶次方幂函数规律变化,根据纵切面上温度时空分布图估算出热损伤深度,当激光功率密度分别为175W／cm^2和298W／cm^2时,热损伤深度分别为0．28mm和0．24mm,其值与相关实验值较好地符合。     

DF激光作用下氟玻璃破坏阈值的测量及机理

实验测量了氟铝酸盐玻璃对3．8μm激光的透射率以及在高功率连续DF激光作用下的破坏阈值，根据实验结果，应用耦合热弹性理论和大型有限元程序，模拟了氟玻璃窗口在矩形光斑作用下的温度响应和力学响应，分析了氟玻璃破坏的机理，由此推断靶材断裂的危险点，并和实验情况相比较，最后，对氟玻璃材料作为高功率激光器输出窗口的可行性作出评价。     

脉冲激光热力冲击效应对电沉积的作用

脉冲激光电化学复合沉积利用激光的热力冲击效应可以有效提高沉积效率,改善加工质量。在所构建的纳秒脉冲激光电化学沉积加工系统中,利用激光辐照和电化学沉积的方法对铜进行了复合沉积试验。分析了激光的热力冲击效应对电沉积的作用机理,激光产生的力效应使阴极基片发生弹性变形,改变了电极电势和电流密度,提高了电沉积质量。通过加工试验,研究了激光平均功率密度对沉积质量和沉积效率的影响,并进行了讨论。试验结果表明,激光平均功率密度介于100~400 kW/cm2时可以获得较好的沉积层质量。激光平均功率密度在200 kW/cm2左右,沉积速率取得最大值。     

双侧面90°抽运微通道致冷Yb:YAG板条激光器

报道了采用带有微柱镜的激光二极管阵列(LDA)双侧面90°排布抽运的Yb∶YAG板条激光器,实验中使用的激光晶体尺寸为6 mm×10 mm×1 mm,掺杂原子数分数为3%。抽运光通过自行设计的聚光系统聚焦成10 mm×1 mm的光斑进行抽运,聚光系统的效率为75%,晶体表面功率密度达到1.9 kW/cm2,晶体内抽运光交叠区的体功率密度达到38 kW/cm3,远高于阈值的1.7 kW/cm3。当激光器采用平-凹腔结构,耦合输出为6%时激光单脉冲输出能量最高为25.5 mJ,斜率效率为13%。插入声光调Q晶体后获得4.7 mJ的调Q脉冲输出,脉宽为24.8 ns。     

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。     

材料热变形对激光深熔焊焊缝表面突起影响的研究

研究了热变形对激光深熔焊焊缝表面形状的影响。从热变形的角度定性分析了焊缝表面突起的形成过程。用５ｋＷＣＯ２激光器进行对照焊接实验，实验结果与理论分析基本符合     

几种不同涂层抗CO2激光损伤性能的实验研究

在连续CO2激光辐照下,对比测定了石墨、阳极氧化铝、国外某氧化铝及黑色微弧氧化铝涂层的抗激光损伤阈值和反射率,结果表明氧化铝的抗激光损伤性能优于石墨,损伤阈值可达16 kW/cm2;反射率测试结果表明微弧氧化铝对激光吸收大干阳极氧化铝,综合表明微黑色弧氧化铝涂层在激光功率计探头方面有一定的应用前景.     

高能激光器中晶体薄膜的研究与特性分析

介绍了用于大功率YAG激光器以及中红外激光器中晶体光学薄膜的用途、特性和制备方法。利用计算机膜系优化软件对膜系进行设计后,得到了损耗小、利于制备、重复性好的膜系结构。为了详细说明,以YAG板条晶体和ZnGeP2晶体为例,讨论了晶体不同工作表面薄膜在研究与镀制过程中的潮解、吸收以及污染等主要技术问题。通过特性测试和激光损伤试验对比,验证了以APS离子源辅助沉积的膜层损伤阈值增加,附着力增强,机械强度和环境稳定性得到了明显改善。目前相关的晶体薄膜应用在两种高能激光器中分别达到了16 kW/cm2和5 kHz下     

辅助气体对CO_2激光焊接光致等离子体屏蔽的影响

采用２０ｋＷＣＯ２激光加工系统焊接低碳钢，研究了辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响。研究结果表明，辅助气体不同时等离子体屏蔽临界功率密度由小到大的排列顺序为：Ａｒ→Ｎ２→ＣＯ２→Ｈｅ。Ａｒ作为辅助气体时，等离子体屏蔽的临界功率密度可以低至１．８５×１０６Ｗ／ｃｍ２。辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响主要取决于气体的导热性和解离能，相比而言，气体电离能的影响是次要的。采用Ａｒ作为辅助气体时，等离子体屏蔽临界功率密度低的原因主要在于Ａｒ的导热性能差，激光支持的燃烧波（Ｌａｓｅｒ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＷａｖｅｓ—ＬＳＣ）波容易过热和扩展。     

高质量CVD金刚石自支撑膜的连续激光损伤研究

利用HJ - 4型连续CO2 激光对金刚石膜进行了激光损伤阈值的研究,损伤后的金刚石膜用SEM和Raman进行了表征。研究结果表明,高质量CVD自支撑金刚石膜具有较高的 激光损伤阈值,金刚石膜抗连续激光损伤阈值的范围是在1. 15 ×106 ～2. 26 ×106W / cm2。金刚石膜激光损伤主要是由于热震损伤,其机制属于热- 力耦合机制。     

控制高功率激光器腔镜与窗口微变形技术的探讨

阐述了用来控制和改善高功率激光器腔镜及其窗口热变形产生的破坏的几种技术,如水冷技术、半导体致冷技术和相变致冷等技术.由于各种技术应用原理不同,其适用的范围也有很大的差别.其中一种新技术多层水冷技术适应性比较广,并且能有效地减少高功率激光器热效应对其光学元件的影响,从而使镜面变形得到很好的控制.