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2.79μm高速转镜调Q Er,Cr:YSGG纳秒窄脉冲激光器

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光学精密工程 2024年第8期32卷 1122-1129页

作者：朱永斌马圣洁程庭清王礼陈月明江海河安徽医科大学生物医学工程学院安徽合肥230032 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为... 详细信息

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统,通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停,同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻,实现对延迟时间的精准控制,实现了灯泵Er,Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下,转镜转速为650 r/s时,获得的最高单脉冲激光能量为45.7 mJ、脉冲宽度为86.2 ns,相应的峰值功率为530.2 kW。

关键词：转镜调Q 固体激光器 Er Cr:YSGG激光 Arduino 氙灯泵浦

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分流式微通道换热器的结构设计和性能优化

工程热物理学报 2023年第5期44卷 1296-1303页

作者：马圣洁江海河程庭清中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所医学物理与技术安徽省重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

为满足电子电路、燃料电池、激光器等精密仪器及器件的持续高效散热需求,本文设计了一种基于冲击流动的分流式正弦型微通道换热器,传热效率更高,压降损失更小,加工工艺更简单。本研究主要通过热–流–固耦合的数值模拟方法,对比了微通... 详细信息

为满足电子电路、燃料电池、激光器等精密仪器及器件的持续高效散热需求,本文设计了一种基于冲击流动的分流式正弦型微通道换热器,传热效率更高,压降损失更小,加工工艺更简单。本研究主要通过热–流–固耦合的数值模拟方法,对比了微通道宽度、深度、形状及分流结构对换热器传热和流动特性的影响。模拟结果表明:带有8个分流通道的分流式正弦型微通道换热器的综合性能最好,微通道长、宽、深尺寸为30 mm×0.4 mm×2.5 mm,在冷却液流量为0.6 mL·s^(-1)时,总热阻为0.247℃·W^(-1)。在实际工作中,换热器总热阻为0.395?C·W^(-1),压降损失也较小,所得实验结果与模拟结果基本吻合,相比于预设计的换热器和大通道换热器,优化后的正弦型微通道换热器在传热和流动性能方面均获得了显著提升。

关键词：分流式微通道换热器结构设计数值模拟

2.794μm高重复频率Fe^(2+):ZnSe被动调Q激光器脉冲特性理论分析与实验研究

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中国激光 2023年第6期50卷 1-7页

作者：熊正东姜玲玲程庭清江海河中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230031

3μm波段被动调Q激光可饱和吸收体的损伤阈值较低,在高峰值功率、高重复频率条件下非常容易出现损伤。理论分析了可饱和吸收体的初始透过率和输出镜的反射率对被动调Q激光输出脉冲宽度的影响。采用两种具有不同初始透过率的Fe^(2+)∶ZnS... 详细信息

3μm波段被动调Q激光可饱和吸收体的损伤阈值较低,在高峰值功率、高重复频率条件下非常容易出现损伤。理论分析了可饱和吸收体的初始透过率和输出镜的反射率对被动调Q激光输出脉冲宽度的影响。采用两种具有不同初始透过率的Fe^(2+)∶ZnSe晶体进行了氙灯泵浦的Er,Cr∶YSGG激光器被动调Q实验研究。结果表明,具有低初始透过率的可饱和吸收体能够获得较低的脉冲宽度,且具有高初始透过率的可饱和吸收体能够通过提高输出镜的反射率来压缩脉冲宽度,脉冲宽度与晶体棒直径无关,实验结果与理论结果吻合。通过优化腔内布局实现了高重复频率、高峰值功率的2.794μm被动调Q激光输出,激光器在60 Hz重复频率下分别获得了单脉冲能量4.7 mJ和7.0 mJ的调Q激光输出,脉冲宽度分别为97.0 ns和72.6 ns。研究结果为被动调Q激光器的设计提供了理论指导。

关键词：激光器固体激光器 Er Cr∶YSGG激光被动调Q Fe^(2+)∶ZnSe

2.794μm高重复频率Fe:ZnSe被动调Q激光器脉冲特性理论分析与实验研究

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中国激光 2022年

作者：熊正东姜玲玲程庭清江海河中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所中国科学技术大学

3μm波段被动调Q激光可饱和吸收体损伤阈值较低，高峰值功率、高重复频率运转时非常容易出现损伤。本文理论分析了可饱和吸收体的初始透过率和输出镜的反射率对被动调Q激光输出脉冲宽度的影响，为被动调Q激光器的设计提供理论指导。通...

3μm波段被动调Q激光可饱和吸收体损伤阈值较低，高峰值功率、高重复频率运转时非常容易出现损伤。本文理论分析了可饱和吸收体的初始透过率和输出镜的反射率对被动调Q激光输出脉冲宽度的影响，为被动调Q激光器的设计提供理论指导。通过采用两种不同初始透过率的Fe:ZnSe晶体进行了氙灯泵浦的Er,Cr:YSGG激光器被动调Q实验研究。结果表明，低初始透过率的可饱和吸收体能够获得较低的脉冲宽度，且高初始透过率的可饱和吸收体能够通过提高输出镜的反射率从而压缩脉宽，脉冲宽度与晶体棒直径尺寸无关，实验结果与理论值相符。通过优化腔内布局实现了高重复频率、高峰值功率的2.794μm被动调Q激光输出，在60 Hz运转时分别获得了单脉冲能量4.7 mJ和7mJ的调Q激光输出，脉冲宽度分别为97.0 ns和72.6 ns。

关键词：

2.94 μm LiNbO声光调Q Er:YAG激光输出脉冲特性

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物理学报 2023年

作者：王滔宁姜玲玲程庭清王礼江海河中国科学技术大学中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所中国科学院安徽光学精密机械研究所

2.94 μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源。本文研制了新型LiNbO3声光调Q Er:YAG 激光器，研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律，根据测量激光器的热透... 详细信息

2.94 μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源。本文研制了新型LiNbO3声光调Q Er:YAG 激光器，研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律，根据测量激光器的热透镜焦距设计了凹凸谐振腔补偿热透镜效应，获得了激光单脉冲能量为34.68 mJ、脉冲宽度为119.9 ns的调Q输出，相应的峰值功率为289.24 kW，与平平腔相比输出能量提高了2.09倍，据我们所知，这是目前声光调Q Er:YAG激光器中获得的最高能量。本研究为进一步研究宽调谐中红外激光技术提供了新的手段。

关键词：固体激光器 Er:YAG LiNbO 声光调Q开关

100 Hz LiNbO声光调Q 2.79μm激光器的脉冲输出特性

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中国激光 2023年

作者：姜玲玲马圣洁朱永斌程庭清江海河中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所中国科学技术大学

本文对闪光灯泵浦的2.79μm Er,Cr:YSGG激光器在高重复频率下的声光调Q输出特性进行了研究。在射频驱动功率为30 W时，LiNbO3声光开关实现了最大的衍射效率和稳定的调Q特性。在重复频率为100 Hz时，实验研究了不同反射率下LiNbO3声光调Q... 详细信息

本文对闪光灯泵浦的2.79μm Er,Cr:YSGG激光器在高重复频率下的声光调Q输出特性进行了研究。在射频驱动功率为30 W时，LiNbO3声光开关实现了最大的衍射效率和稳定的调Q特性。在重复频率为100 Hz时，实验研究了不同反射率下LiNbO3声光调Q Er,Cr:YSGG激光器的输出特性，采用平凸谐振腔补偿增益介质中的热透镜效应，明显改善了Er,Cr:YSGG激光器的调Q输出性能，在平凸腔中能够得到最大的脉冲能量和最短的脉冲宽度。与平平腔相比，平凸腔将激光器的输出能量提高了1.5倍。当重复频率100 Hz时，激光系统输出的脉冲能量的最大值为4.36 mJ，脉冲宽度的最小值为76.8 ns。

关键词：固体激光器 Er,Cr:YSGG LiNbO 声光调Q开关平凸谐振腔

2.79μm Cr,Er:YSGG激光光纤耦合的实验探究

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红外与激光工程 2021年第S2期50卷 55-60页

作者：黄磊熊正东程庭清江海河安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

采用传能光纤替代导光臂传输激光能量能够极大地改善医用手柄的灵活性、降低系统复杂程度、提高激光传输效率。设计研制了2.79μm Er,Cr:YSGG激光器及其光纤耦合系统。分析了激光器谐振腔输出镜对输出高斯光束参数的影响,设计弯月型透... 详细信息

采用传能光纤替代导光臂传输激光能量能够极大地改善医用手柄的灵活性、降低系统复杂程度、提高激光传输效率。设计研制了2.79μm Er,Cr:YSGG激光器及其光纤耦合系统。分析了激光器谐振腔输出镜对输出高斯光束参数的影响,设计弯月型透镜作为激光器谐振腔输出镜减小激光光束发散角,并选择合适的耦合单透镜,满足了数值孔径为0.29、芯径为400μm的ZBLAN玻璃光纤耦合条件。实验结果表明,在弯月型透镜作为激光输出镜,耦合透镜焦距为20 mm时,可实现激光传输耦合效率高达83%,最大传输功率6 W,满足了激光医疗仪器的临床应用需求。

关键词： Cr,Er:YSGG激光单透镜谐振腔光纤空间耦合

LD侧面泵浦Tm:YAG电光调Q激光的实验研究

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量子电子学报 2022年第5期39卷 736-741页

作者：钟玉龙程庭清中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

介绍了一种激光二极管(LD)阵列侧面泵浦电光调Q的高峰值功率、窄脉宽的Tm:YAG激光器。使用LGS晶体作为电光Q开关,研究了白宝石堆片和格兰棱镜分别作为起偏器时激光输出的特性。研究表明:使用白宝石堆片作为起偏器时,随着泵浦能量的增加... 详细信息

介绍了一种激光二极管(LD)阵列侧面泵浦电光调Q的高峰值功率、窄脉宽的Tm:YAG激光器。使用LGS晶体作为电光Q开关,研究了白宝石堆片和格兰棱镜分别作为起偏器时激光输出的特性。研究表明:使用白宝石堆片作为起偏器时,随着泵浦能量的增加会有尾脉冲出现;而使用格兰棱镜作为起偏器时,则无尾脉冲。使用格兰棱镜作为起偏器时,该激光器输出激光中心波长为2.02μm,在重复频率为10 Hz时,可获得最大单脉冲输出能量为60 m J、脉冲宽度为65.6 ns、峰值功率为0.91 MW、斜效率为5.41%的激光输出。

关键词：激光技术 Tm:YAG激光器电光调Q LD侧面泵浦

100 Hz LiNbO_(3)声光调Q 2.79μm激光器的脉冲输出特性

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中国激光 2023年第23期50卷 130-136页

作者：姜玲玲马圣洁朱永斌程庭清江海河中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

对闪光灯泵浦的2.79μm Er,Cr∶YSGG激光器在高重复频率下的声光调Q输出特性进行了研究。当射频驱动功率为30 W时,LiNbO_(3)声光开关实现了最大的衍射效率和稳定的调Q特性。当重复频率为100 Hz时,实验研究了不同反射率下LiNbO_(3)声光调... 详细信息

对闪光灯泵浦的2.79μm Er,Cr∶YSGG激光器在高重复频率下的声光调Q输出特性进行了研究。当射频驱动功率为30 W时,LiNbO_(3)声光开关实现了最大的衍射效率和稳定的调Q特性。当重复频率为100 Hz时,实验研究了不同反射率下LiNbO_(3)声光调Q Er,Cr∶YSGG激光器的输出特性,采用平凸谐振腔补偿增益介质中的热透镜效应,明显改善了Er,Cr∶YSGG激光器的调Q输出性能,在平凸腔中能够得到最大的脉冲能量和最短的脉冲宽度。与平平腔相比,平凸腔将激光器的输出能量提高了1.5倍。当重复频率为100 Hz时,激光系统输出的脉冲能量的最大值为4.36 mJ,脉冲宽度的最小值为76.8 ns。

关键词：激光器固体激光器 Er,Cr∶YSGG LiNbO_(3)声光调Q 平凸谐振腔