连续波DF/HF化学激光器高超音速低温喷管混合性能的研究

高超音速低温(HYLTE)喷管是目前在燃烧驱动的连续波DF／HF化学激光器中广泛使用的一种喷管．为了掌握该喷管的混合性能，用激光诱导碘荧光(LIIF)法对实验室的单喉道小型燃烧驱动连续波DF／HF化学激光器的高超音速低温喷管的流场进行了测量。实验结果与理论研究一致，表明激光诱导碘荧光方法可以用于该种喷管混合性能的测量。     

基于半导体光放大器交叉增益调制效应的主动锁模光纤激光器

提出一种腔内损耗小的基于半导体光放大器(SOA)交叉增益调制效应(XGM)的主动锁模光纤激光器结构。使用光环行器成功减小了激光器的腔内损耗,提高了激光器的输出功率。从理论上对有理数谐波锁模过程中腔内脉冲复合的物理机制进行了详细分析。利用有理数谐波锁模技术,在调制频率为10 GHz下,得到了重复频率为30 GHz的皮秒级光脉冲序列输出,其峰值功率约0.5 mW。由于半导体光放大器的宽增益谱与滤波器的较大可调谐范围,使得激光器输出可以在较大的波长可调谐范围内保持较大功率输出。成功实现了调制频率为20 GHz的谐波锁模短光脉冲输出,可调谐范围达40 nm,峰值功率大于0.65 mW。半导体光放大器和激光器的短腔长保证了激光器的长期稳定性。     

连续波DF/HF化学激光器环形喷管与线形喷管的对比

环形喷管阵列主要用于环柱型化学激光器,它可以分为两种构型:直喉道型和圆喉道型。二者都可以由线性喷管阵列变换得到。在变换前后保持相同的增益区体积的前提下,环形喷管阵列的横向尺寸将减小为线性喷管阵列的1/π倍,这将更有利于激光器的紧凑化设计。由于圆喉道型环形喷管阵列相对直喉道型更具实用价值,通过三维的数值模拟,比较了圆喉道型环形喷管单元和线形喷管单元的流场特性。结果表明:在相同截面尺寸及喉道面积的条件下,环形喷管出口气流马赫数、气流速度分别比线形喷管高4.03%,0.356%,静温、静压分别比线形喷管低6.08%,19.7%。在喷管的收缩段,两种喷管的边界层发展规律及厚度值基本相同,而环形喷管的气流速度要快于线形喷管,因此环形喷管的氟原子复合比例要略低于线形喷管。     

氮气为稀释气的氧碘化学激光器射流式氧发生器诊断

考察了氮气作为稀释气体的氯气流量为0.1 mol/s的射流式方管氧发生器的性能.氯气利用率、单重态氧产率以及水汽含量的测试结果表明,只要把氮气流量控制在不超过氯气的3倍,则发生器的性能完全可以达到氦气作为稀释气体时的水平.     

基于模式选择耦合器的柱矢量光脉冲光纤激光器

柱矢量光具有轴对称的偏振及强度分布特点,强聚焦条件下会形成一个独特且较强的局部纵向电场,在工业加工、材料处理、粒子操控、显微成像等领域具有独特的应用优势。模式选择耦合器是实现全光纤模式转换的关键器件,具有结构简单、体积小、高转换效率、高模式纯度和优良光纤兼容性等优点,是目前最有希望获得稳定可靠柱矢量全光纤激光输出的一套技术方案。本文基于模式选择耦合器搭建柱矢量窄线宽全光纤激光器获得了高模式纯度、高稳定性的LP11模输出。     

增益开关型微片激光器的时间特性

从速率方程出发,采用在直流抽运上叠加脉冲抽运的方式,建立激光二极管(LD)抽运的增益开关型Nd∶YVO4微片激光器的数学模型,并给出不同抽运条件下输出脉冲的时间特性。数值研究结果表明,当直流抽运速率、脉冲抽运速率和抽运脉宽的变化量在10%以内时,输出脉宽变化不大,而脉冲个数变化较大且与抽运参数呈非线性单调递增关系。利用建立的实验装置,测量了在不同激光二极管驱动电流和调制脉宽时输出脉冲的时间特性,发现驱动电流的增幅在10%以内时,输出脉宽变化小于5%,但输出脉冲个数增加较为明显,且实验结果与数值模拟结果相符。     

可调谐双波长低抖动增益开关光脉冲的产生

提出了一种产生可调谐双波长低抖动超短光脉冲的新方法。采用外光注入法来降低增益开关F-P激光脉冲的时间抖动,实现了脉冲光谱的双波长可调谐输出。实验中利用两个多量子阱DFB激光器作为外部种子光源,通过温度控制和偏振态调节使外部种子光有效地耦合到增益开关F-P激光器中,输出的光脉冲时间抖动(均方根)从2.57ps降低至1.06ps,双波长的边模抑制比可达25dB。通过改变DFB激光器和F-P激光器的工作温度,可实现波长从1540nm到1560nm的可调谐输出。     

增益开关型Nd3+:YVO4微片激光器的研究

利用增益开关技术调制LD抽运的Nd3+:YVO4微片激光器,实现了脉宽在60～140 ns连续可调、高重复频率的稳定、单模激光脉冲,重复频率在1～1 kHz精确可控,能够根据不同的需要直接或整形后作为种子光源.分析了LD驱动电流及调制宽度对激光脉冲宽度的影响,得出驱动电流和调制宽度的乘积越大,所得激光脉冲宽度越窄的结论.     

采用超音速低温喷管的小型连续波DF化学激光器性能分析

针对一台单喉道的小型连续波DF化学激光器设计指标与实验结果的差别 ,利用数值方法对不同条件的喷管光腔冷流场进行模拟和诊断 ,分析了光腔中的F原子质量百分比浓度、静压和静温分布以及反应流场小信号增益系数分布 ,并与实验光斑定性地进行了比较 ,取得与实验观察一致的结果 ,从而为该小型DF激光器的改进措施确定提供了理论依据。     

化学氧碘激光器光学基片材料的光致热畸变特性

利用格林函数解析法对强激光辐照下的光学材料Al2O3、CaF2、Si、SiO2四种基片的温度场分布以及热畸变特性进行了分析与讨论.计算结果表明:在10lW激光功率、辐照时间为5 s情况下,Al2O3、CaF2、Si、SiO2基片中心处最大温升分别为5.6℃、6.0℃、35.1℃、26.6℃;基片中心最大热畸变量分别为:0.28μm,0.99μm,040μm,0.14μm.     

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.     

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。     

基于固体激光器的光纤型MOPA的研究

报道了以Cr4 :YAG被动调Q固体激光器为主振荡级的光纤型主振荡功率放大器(MOPA),主振荡级通过SMA-905接头实现光纤耦合输出,选用975 nm的半导体光纤耦合模块作为抽运源,通过多模光纤合束嚣和锥度光纤将抽运光和信号光耦合进掺Yb3 双包层光纤,利用包层抽运技术,使主振荡器的脉冲种子源在掺Yb3 双包层光纤得到增益放大.当主振荡器的重复频率为20 kHz,双包层光纤的抽运光入纤功率为6.9 W时,放大器输出的光脉冲平均功率为0.598 W,整个装置实现了全光纤连接.