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Nd:YAG薄片激光增益介质封装技术

红外与激光工程 2017年第12期46卷 26-31页

作者：曹礼强雷军于益吕文强王昭中国工程物理研究院应用电子学研究所高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900

为了保证Nd:YAG薄片激光器的高功率、高光束质量,需解决薄片增益介质封装后的均匀散热、低波前畸变等关键问题。分析了封装过程中薄片增益介质的热应力,模拟了连接界面无缺陷条件下薄片增益介质的热分布,对封装工艺技术进行改进。优化... 详细信息

为了保证Nd:YAG薄片激光器的高功率、高光束质量,需解决薄片增益介质封装后的均匀散热、低波前畸变等关键问题。分析了封装过程中薄片增益介质的热应力,模拟了连接界面无缺陷条件下薄片增益介质的热分布,对封装工艺技术进行改进。优化的封装技术将薄片激光增益介质与微通道冷却器连接在一起,采用超声扫描显微镜、激光干涉仪对薄片激光器的焊接界面与增益介质表面面形进行测试。结果表明:该封装技术实现了直径Φ80 mm的大口径YAG薄片与冷却器焊料层均匀、无空洞的界面连接,同时减小了焊接后薄片的波前畸变,Φ60 mm口径内面形畸变PV值小于1μm,均方根RMS值小于0.15μm。该技术封装的单模块Nd:YAG薄片激光器输出功率达到2.3 k W。

关键词：长波红外绝对光谱响应度功率稳定性光束质量低温辐射计

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薄片激光器低畸变冷却技术研究

中国激光 2021年第3期48卷 1-7页

作者：蒋琳刘军袁晓蓉张浩李春领蔡光明中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900

薄片激光器的导热距离短,能显著降低热透镜效应,已经成为高功率固体激光研究的热点。然而,随着泵浦口径和泵浦功率的不断增大,热效应愈发严重,其造成的热致畸变成为限制激光器出光功率和光束质量的主要因素之一。针对大尺寸薄片激光器... 详细信息

薄片激光器的导热距离短,能显著降低热透镜效应,已经成为高功率固体激光研究的热点。然而,随着泵浦口径和泵浦功率的不断增大,热效应愈发严重,其造成的热致畸变成为限制激光器出光功率和光束质量的主要因素之一。针对大尺寸薄片激光器工作时热致畸变过大的情况,提出了基于非均匀冷却的微通道复合射流冲击的流道设计思路。基于该思路完成了中心辐射结构冷却器的设计,并借助流-固-热耦合仿真,研究了不同冷却器的流道结构参数对增益介质热致畸变的影响。实验结果表明,采用中心辐射结构的冷却器能将相同条件下的增益介质的光学畸变缩小50%。

关键词：激光器薄片激光器微通道射流冲击波前畸变

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基于双光栅的超窄线宽光谱滤波技术

中国激光 2017年第8期44卷 295-303页

作者：许放颜宏张永红万敏中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院北京100088

基于双多层介质膜衍射(MLD)光栅的超窄带光谱滤波系统可以获得普通窄带滤光片无法实现的亚纳米级超窄光谱滤波宽度,利用该系统有望极大地提高激光回光探测系统的信噪比和抗干扰能力。设计了一套基于双MLD色散补偿光栅的超窄带光谱滤波系... 详细信息

基于双多层介质膜衍射(MLD)光栅的超窄带光谱滤波系统可以获得普通窄带滤光片无法实现的亚纳米级超窄光谱滤波宽度,利用该系统有望极大地提高激光回光探测系统的信噪比和抗干扰能力。设计了一套基于双MLD色散补偿光栅的超窄带光谱滤波系统,使用CODE V软件对系统像差进行理论仿真,发现系统像差可忽略不计;使用Matlab软件对系统的滤波线宽和有效能量透过率进行理论仿真,为解决实际滤波问题时,根据实际需求选择最优系统结构参数提供了较完整的理论基础。最后,在实验室采用国产多层介质膜光栅,在1064nm中心波长段,成功将光谱半峰全宽(FWHM)为0.3nm的入射激光转换为光谱FWHM为0.03nm的出射激光。

关键词：光谱学光谱滤波窄线宽双光栅无像差

双变形镜对Yb:YAG板条激光器光束质量校正技术

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红外与激光工程 2022年第8期51卷 155-165页

作者：李国会杜应磊徐宏来向汝建吴晶谢川林周志强刘章文向振佼张秋实中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900

分析了Yb:YAG板条激光器波前畸变的基本特征,结合光斑形态和功率密度,提出了采用水冷式13单元一维变形镜和95单元二维变形镜相结合的双变形镜组合模式对Yb:YAG板条激光器的波前畸变进行闭环校正。针对输出激光的特征进行了校正需求分析... 详细信息

分析了Yb:YAG板条激光器波前畸变的基本特征,结合光斑形态和功率密度,提出了采用水冷式13单元一维变形镜和95单元二维变形镜相结合的双变形镜组合模式对Yb:YAG板条激光器的波前畸变进行闭环校正。针对输出激光的特征进行了校正需求分析和校正能力分析,以此为基础开展了一维变形镜和二维变形镜的仿真及优化设计,同步开展了哈特曼和高压驱动系统等硬件的研制。研制出的变形镜经受了满功率出光考核,验证了内循环冷却装置对水冷式变形镜的冷却效果,随后在闭环校正实验中,将激光器的开环光束质量β=9.03提升至闭环的1.98,验证了双变形镜组合模式的自适应光学系统对Yb:YAG板条激光器光束质量校正的能力。

关键词：波前畸变变形镜光束质量哈特曼传感器

半导体激光器叠阵无输出耦合镜光栅外腔光谱合束

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中国激光 2018年第10期45卷 39-45页

作者：孙舒娟谭昊孟慧成郭林辉高松信武德勇许放中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生部北京100088

宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术,实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出,输出光束质量与单个合束单元相... 详细信息

宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术,实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出,输出光束质量与单个合束单元相当,亮度和功率得到很大提高。基于两个半导体激光器短阵列叠阵,进行了无输出耦合镜光栅外腔光谱合束实验研究,实现了12个半导体激光器短阵列的光谱合束。分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量,在70 A的抽运电流下,连续输出功率为578 W,光谱带宽为10.26 nm,电光转换效率46.5%。

关键词：激光器半导体激光器输出耦合镜光栅外腔光谱合束

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相位校正器粘接局部应力控制技术

强激光与粒子束 2015年第7期27卷 11-14页

作者：徐宏来向汝建卢飞雒仲祥李国会中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900

通过理论分析,对相位校正器的镜面与支撑结构间的粘接建立模型进行仿真研究,提出了在相位校正器镜片上加工小圆柱,使其粘接应力由镜片本身转移到突出部位的小柱子上,有效改善了相位校正器镜面局部粘接应力,使镜面局部高阶像差得到缓解,... 详细信息

通过理论分析,对相位校正器的镜面与支撑结构间的粘接建立模型进行仿真研究,提出了在相位校正器镜片上加工小圆柱,使其粘接应力由镜片本身转移到突出部位的小柱子上,有效改善了相位校正器镜面局部粘接应力,使镜面局部高阶像差得到缓解,并通过试验验证了其有效性。

关键词：相位校正器粘接应力 3D镜片

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高功率平面波导激光器研究进展及分析

强激光与粒子束 2015年第6期27卷 79-85页

作者：刘娇王君涛周唐建高清松中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生部北京100088

平面波导激光器的激光介质既能实现大模体积运转,又在一维方向起到波导作用从而获得高光束质量激光输出,近年来成为高平均功率固体激光器的重要研究方向之一。对国内外平面波导激光器的研究进展进行了归纳总结,对比和分析了平面波导的... 详细信息

平面波导激光器的激光介质既能实现大模体积运转,又在一维方向起到波导作用从而获得高光束质量激光输出,近年来成为高平均功率固体激光器的重要研究方向之一。对国内外平面波导激光器的研究进展进行了归纳总结,对比和分析了平面波导的双包层波导结构、梯形波导结构和自成像结构等结构特点,分析了平面波导结构的发展及趋势,并提出了平面波导激光器发展成为高功率激光器的一些限制因素。

关键词：激光器平面波导激光器高功率激光器固体激光

应用于激光回光探测的高效窄带光栅光谱滤波技术

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中国激光 2018年第10期45卷 188-196页

作者：许放万敏颜宏张永红谢庚承中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院北京100088

在强背景下的窄线宽激光回光探测研究中,采用光谱滤波的方式可以滤除背景光,提高探测系统的信噪比;对于光栅滤波系统而言,考虑到信号光经过大气信道传输后会引起波前相位畸变,而这会对系统的滤波性能产生一定影响,故而有必要对其进行深... 详细信息

在强背景下的窄线宽激光回光探测研究中,采用光谱滤波的方式可以滤除背景光,提高探测系统的信噪比;对于光栅滤波系统而言,考虑到信号光经过大气信道传输后会引起波前相位畸变,而这会对系统的滤波性能产生一定影响,故而有必要对其进行深入研究。针对光栅光谱滤波在激光大气传输探测方向的应用,从激光大气传输理论和光栅衍射原理出发,建立了光栅在入射光场为大气扰动光场时的光谱光强分布仿真模型,分析了大气相干长度以及系统结构参数对系统性能的影响,给出了光栅光谱滤波技术系统及大气适用条件,当大气相干长度r_0>0.05 m时,得到了亚纳米级的光谱滤波线宽(半峰全宽FWHM为0.3 nm),有效光谱的透射率也超过了0.90,并通过大量仿真实验进行了验证。

关键词：光栅光谱滤波窄线宽高效率双光栅大气湍流

大口径谐振腔式固体激光中的动力学不稳定性研究

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强激光与粒子束 2014年第7期26卷 35-41页

作者：苏华魏玉欣王小军唐淳中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621999 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国工程物理研究院研究生部北京100088 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621999

大口径谐振腔式固体激光定标到足够高功率后,由于非稳定腔内激光不对称振荡导致介质上激光强度横向不均匀,激光提取与介质产热耦合会引起激光输出功率和光束质量在时域上的不稳定性。针对三种激光器构型:Nd:YAG薄片、Yb:YAG薄片和浸入... 详细信息

大口径谐振腔式固体激光定标到足够高功率后,由于非稳定腔内激光不对称振荡导致介质上激光强度横向不均匀,激光提取与介质产热耦合会引起激光输出功率和光束质量在时域上的不稳定性。针对三种激光器构型:Nd:YAG薄片、Yb:YAG薄片和浸入式液冷叠片激光器,通过理论分析与数值模拟揭示了其各自不同的光热耦合机制及其影响因素,给出了激光输出的瞬态演化规律。结果表明,前两种构型中基于激光动力学的光热耦合具有饱和效应,其动力学不稳定性只出现在特定参数区间,可以通过恰当的设计加以避免;第三种构型中动力学不稳定性表现出明显的阈值特征,在强光状态下只能通过减少冷却液吸收系数来抑制。

关键词：谐振腔固体激光光热耦合动力学不稳定