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基于二向色镜密集光谱合束的高亮度半导体激光研究

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中国激光 2022年第9期49卷 1-10页

作者：郭林辉张兰平傅芸蒋全伟谭昊杜维川高松信武德勇唐淳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

相比常规的二向色镜激光合束,采用窄线宽半导体激光结合薄膜二向色镜进行的密集光谱合束,通道数量显著增多,可以实现高功率、高亮度的半导体激光输出。理论分析了薄膜二向色镜入射角度与中心波长、透过率之间的关系,结果表明:随着入射... 详细信息

相比常规的二向色镜激光合束,采用窄线宽半导体激光结合薄膜二向色镜进行的密集光谱合束,通道数量显著增多,可以实现高功率、高亮度的半导体激光输出。理论分析了薄膜二向色镜入射角度与中心波长、透过率之间的关系,结果表明:随着入射中心波长增大,入射角度逐渐变小,同时薄膜二向色镜的透射谱随之发生改变。对中心波长为969nm、976nm、981nm的3束半导体激光开展了密集光谱合束实验,实现了输出功率为311.9W、合束效率为95.88%、亮度为58.42MW/(cm^(2)·sr)、子束光谱间隔最大为7nm的合束激光输出,合束激光相比子束的光束质量退化率不大于1.06倍。

关键词：激光器半导体激光光谱合束二向色镜高亮度

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红外/毫米波二向色镜的设计与制备

激光与红外 2002年第5期32卷 292-294页

作者：章雪挺顾培夫浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027

分析了红外 /毫米波二向色镜的基板材料和薄膜材料的选择原则 ,利用一维光子晶体技术设计中红外 (3～ 5 μm)波段的宽角高反射膜系 ,并给出了实验制备工艺以及测试结果。

关键词：红外/毫米波二向色镜一维光子晶体高反射膜 DBC 双模制导

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基于分形频率选择表面的二向色镜

红外与激光工程 2008年第6期37卷 1058-1061页

作者：许戎戎宗志园吴文许勇平南京理工大学近程高速目标探测技术国防重点学科实验室江苏南京210094 云南国防工业职业技术学院机电工程系云南昆明650222

毫米波/红外复合制导半实物仿真中需要使用二向色镜,用于透射毫米波、反射红外,提出了用分形频率选择表面(FSS)实现二向色镜的方法,设计了一种8mm和3mm波段双频带通的Y环分形FSS,基于频域有限差分法(FDFD)和周期边界对其进行了仿真分析... 详细信息

毫米波/红外复合制导半实物仿真中需要使用二向色镜,用于透射毫米波、反射红外,提出了用分形频率选择表面(FSS)实现二向色镜的方法,设计了一种8mm和3mm波段双频带通的Y环分形FSS,基于频域有限差分法(FDFD)和周期边界对其进行了仿真分析,并进行了实物研制。仿真和测试结果表明,该分形FSS结构具有稳定而优良的频率特性,同时圆极化性能好、工程实现简单,而且对大于5μm的红外信号反射率最高接近90%。特别是这种二向色镜可以同时应用于8mm和3mm波段毫米波/红外半实物仿真系统,具有良好的复用特性,因此有很好的应用前景。

关键词：二向色镜频率选择表面红外/毫米波

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基于二向色镜的高功率激光组束实验研究

激光与光电子学进展 2023年第15期60卷 217-222页

作者：郑也何苗刘小溪马梓洋陈建华于淼李思源曹镱王军龙王学锋北京航天控制仪器研究所北京100094

开展了基于二向色镜的三路高功率激光组束实验研究,将中心波长分别为1059、1075、1090 nm的4 kW近单模光纤激光器进行组束,实现了11.34 kW的激光输出,组束效率超过95%。随着输出功率的提升,二向色镜温升越来越高,光束质量相较于子光束... 详细信息

开展了基于二向色镜的三路高功率激光组束实验研究,将中心波长分别为1059、1075、1090 nm的4 kW近单模光纤激光器进行组束,实现了11.34 kW的激光输出,组束效率超过95%。随着输出功率的提升,二向色镜温升越来越高,光束质量相较于子光束呈现逐步退化的趋势,当满功率时,组束激光在两个方向的光束质量分别为M^(2)x=2.941和M^(2)y=3.183。分析了影响组束效率和光束质量的原因,并对二向色镜基底厚度对光束质量的影响规律进行了实验研究,为进一步优化组束激光的光束质量提供重要参考。

关键词：激光器与激光光学光纤激光器二向色镜激光组束光束质量

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红外/毫米波二向色镜的设计与制备

仪器仪表学报 2002年第z3期23卷 127-130页

作者：章雪挺顾培夫浙江大学现代光学国家重点实验室杭州310027

介绍了一维光子晶体技术在薄膜设计的应用 ,分析了 IR/ m m W二向色镜的基板材料和薄膜材料的选择原则 ,并利用一维光子晶体技术设计了中红外 (3～ 5μm )波段的宽角高反射膜系 ,最后给出了实验制备工艺以及测试结果。

关键词：红外/毫米波二向色镜一维光子晶体

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光谱合束二向色镜反射率及合束效率仿真研究

激光技术 2019年第3期43卷 421-426页

作者：王敏王青朱日宏马骏陈帆张建云刘戴明南京理工大学工业和信息化部先进固体激光重点实验室南京210094 南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

为了研究合束效率与二向色镜的反射性质之间的关系,通过建立多层膜系粗糙表面反射模型,采用模拟仿真的方法对用于光谱合束的大陡度二向色镜反射率曲线进行了计算分析,结合光纤激光器光谱曲线得到了合束效率的仿真结果。对不同角度二向... 详细信息

为了研究合束效率与二向色镜的反射性质之间的关系,通过建立多层膜系粗糙表面反射模型,采用模拟仿真的方法对用于光谱合束的大陡度二向色镜反射率曲线进行了计算分析,结合光纤激光器光谱曲线得到了合束效率的仿真结果。对不同角度二向色镜表面面形与反射率、合束效率的关系进行了分析,对二向色镜合束系统的稳定性进行了模拟讨论,并对二向色镜的部分参量提出了要求。结果表明,使用小角度二向色镜可以获得10kW以上的输出功率,合束效率达97%。这一结果对二向色镜参量的提高是有帮助的。

关键词：激光技术光谱合束模拟仿真二向色镜表面粗糙度合束效率

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用做二向色镜的分形频率选择表面研究

红外技术 2008年第8期30卷 489-492页

作者：许戎戎宗志园吴文许勇平近程高速目标探测技术国防重点学科实验室南京理工大学江苏南京210094 云南国防工业职业技术学院机电工程系云南昆明650222

毫米波/红外复合制导共口径天线需要使用二向色镜,用于透射微波/毫米波、反射红外,提出了用分形频率选择表面(FSS)实现二向色镜的方法,设计了一种Ku波段和Ka波段双频带通的Y环分形FSS,基于频域有限差分法(FDFD)和周期边界对其进行了仿... 详细信息

毫米波/红外复合制导共口径天线需要使用二向色镜,用于透射微波/毫米波、反射红外,提出了用分形频率选择表面(FSS)实现二向色镜的方法,设计了一种Ku波段和Ka波段双频带通的Y环分形FSS,基于频域有限差分法(FDFD)和周期边界对其进行了仿真分析,并进行了实物研制,仿真和测试结果表明,该分形FSS结构具有稳定而优良的频率特性,同时圆极化性能好、工程实现简单,而且对大于5μm的红外信号反射率最高接近90%。

关键词：二向色镜频率选择表面红外/毫米波

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高功率激光合束二向色镜研究

高功率激光合束二向色镜研究

作者：王敏南京理工大学

学位级别：硕士

基于二向色镜的激光光谱合束系统主要是通过利用二向色镜的截止滤光特性来实现输出功率的倍增,具有合束效率高、光束质量好、输出功率大、系统简洁稳定等优点,是近年来高功率激光光谱合束领域新的研究方向。二向色镜作为系统的核心器件... 详细信息

基于二向色镜的激光光谱合束系统主要是通过利用二向色镜的截止滤光特性来实现输出功率的倍增,具有合束效率高、光束质量好、输出功率大、系统简洁稳定等优点,是近年来高功率激光光谱合束领域新的研究方向。二向色镜作为系统的核心器件,其光学特性对合束系统的输出效果具有重大影响。本文首先介绍了激光合束系统的发展及应用现状,概述了其基本原理,并对粗糙表面散射理论的发展历程及二向色镜镀膜工艺、监控技术的发展进行了阐述。通过分析光在粗糙表面多层膜系结构的反射现象,建立了多层膜系粗糙表面反射模型。其次采用TFCalc软件设计优化得到二向色镜的膜系结构,并对二向色镜的反射现象进行模拟仿真,分析致使二向色镜的反射率产生变化的主要因素。进一步建立合束系统的输出评价指标,对系统的合束效率、光束质量等参量进行建模与仿真分析。总结仿真结果,对高功率激光合束二向色镜的关键参数提出指标要求。联合高端生产机构镀制得到高功率激光合束二向色镜,对二向色镜的实际参数进行测量,将模拟仿真所得到的结果与实际测量所得的结果进行对比,验证所建模型的合理性,并分析差异原因。最后,将二向色镜应用到激光合束系统中,对整个系统的实际输出结果进行测量。目前合束系统已经得到了10.12k W以上的高能激光输出,系统的合束效率高于97%,满功率输出下的合束效率可达98.9%。

关键词：二向色镜激光合束反射率合束效率光束质量表面粗糙度

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红外/毫米波双模制导仿真用二向色镜的研究

红外/毫米波双模制导仿真用二向色镜的研究

作者：章雪挺浙江大学

学位级别：硕士

毫米波/红外双模成像制导仿真用二向色镜，是用于毫米波/红外双模成像仿真技术的关键器件。它最直接的作用是在反射红外光谱波段的同时透射毫米波辐射，从而把两种波长相差很大的电磁场信号分开。对二向色镜进行深入的研究与设计，以及... 详细信息

毫米波/红外双模成像制导仿真用二向色镜，是用于毫米波/红外双模成像仿真技术的关键器件。它最直接的作用是在反射红外光谱波段的同时透射毫米波辐射，从而把两种波长相差很大的电磁场信号分开。对二向色镜进行深入的研究与设计，以及进一步的实验测试与验证，对于弥补国内在这方面的技术缺陷有非常重要的意义。国外较成熟的二向色镜制备方法是在介质基板上镀多层介质红外高反射膜。而利用较新的一维光子晶体技术设计全角度的红外反射膜则是一条新的思路。一维光子晶体全方位反射器打破了金属反射镜和介质反射镜的壁垒，实现了极低损耗和在全角范围内的极高反射率。文中分析了一维光子晶体的禁带产生机理，比较了其与传统周期介质反射镜的计算结果的异同，给出了在二向色镜工作波段一维光子晶体的禁带计算结果。二向色镜的插入使毫米波场产生了畸变，导致了毫米波回波信号的失真。文中利用Richmond的力矩方法对毫米波场下插入介质平板的普适情况进行了建模，并给出一定数值结果。由于二向色镜的特殊性而对薄膜材料以及基板材料提出了较高的要求与限制。文中根据薄膜材料与基板材料的选择原则，在对材料进行理论和实验研究的基础上进行了详细的比对选择。并利用一维光子晶体禁带计算方法设计并优化了实验膜系。红外波段的测量比较成熟，但对于毫米波段的测量研究尚不完善。本文给出了直接在傅立叶红外光谱仪中进行的红外波段透射率(实际是反射率)测量结果，在毫米波波段，通过自行设计的测试方法与测试系统，给出了在HP8510矢量网络分析仪下测得的未镀膜、镀膜样品的比对测试结果。

关键词：二向色镜双模一维光子晶体毫米波辐射膜系高反射膜禁带红外区透射率基板材料