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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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机载软杀伤光源光纤激光组束方法的选择

激光与红外 2007年第3期37卷 208-210页

作者：胥杰赵尚弘张磊方绍强空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077

简单介绍了光纤激光相干和非相干组束方法,理论上分析了非相干和相干组束的光纤个数。结果表明,非相干组束方法可以实现几百根光纤激光的合成,组束功率可以达到10kW量级,而相干组束方法只能实现大约10根光纤激光的合成。显然,非相干组... 详细信息

简单介绍了光纤激光相干和非相干组束方法,理论上分析了非相干和相干组束的光纤个数。结果表明,非相干组束方法可以实现几百根光纤激光的合成,组束功率可以达到10kW量级,而相干组束方法只能实现大约10根光纤激光的合成。显然,非相干组束方法是实现机载软杀伤激光光源的理想选择。

关键词：机载激光光源激光组束非相干组束相干组束

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基于光纤激光组束的激光推进技术

激光与红外 2007年第4期37卷 312-313,321页

作者：胥杰赵尚弘张磊方绍强空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077

介绍了激光推进技术的原理及其优势,重点分析了激光推进光源的选择。光纤激光器通过激光组束技术可达到10kW量级的输出功率,并且具有传统TEA脉冲CO2激光器不可比拟的优势,是激光推进光源的理想选择。

关键词：激光推进激光组束光纤激光器

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基于布里渊放大的非共线激光组束研究

基于布里渊放大的非共线激光组束研究

作者：陈义哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高光束质量的高功率激光可以被广泛地应用于军事、科研和工业等其他应用领域。通常单个激光器的输出能量是从单个激活介质中得到的,因此增加单个激光器的输出能量受到诸多限制。合成多束小能量、低功率的激光从而获取大能量、高功率输... 详细信息

高光束质量的高功率激光可以被广泛地应用于军事、科研和工业等其他应用领域。通常单个激光器的输出能量是从单个激活介质中得到的,因此增加单个激光器的输出能量受到诸多限制。合成多束小能量、低功率的激光从而获取大能量、高功率输出的激光组束技术是突破这些限制的有效途径之一。本文给出了基于布里渊放大非共线激光组束的理论模型,针对非共线布里渊放大随抽运光和Stokes光能量的变化进行了理论模拟和实验验证,并实验研究了基于布里渊放大非共线激光组束在实际应用中可能存在的问题。本文首先从SBS的经典理论出发,建立了非共线布里渊放大的数学计算模型。对相位失配对布里渊放大的影响进行了数学推导,给出了计算相位失配影响的数学公式。运用非共线布里渊放大的数学计算模型,就抽运光和Stokes光交角变化对非共线布里渊放大的影响以及非共线布里渊放大随抽运光和Stokes光能量的变化进行了理论模拟。模拟中发现能量提取效率和抽运光能量抽空率均随抽运光和Stokes光能量的增加而增加,且布里渊放大效率主要受Stokes光能量变化影响的规律,并给出了实验验证。实验中还获得了Stokes光能量与抽运光能量比值达35倍的强信号布里渊放大。对基于布里渊放大非共线激光组束在实际应用中可能存在的问题进行了实验研究。抽运光退偏对非共线布里渊放大影响的实验结果表明,抽运光的退偏会造成非共线布里渊放大效率的下降。但是抽运光的偏振方向相对于Stokes光偏振方向在10度范围内,抽运光能量抽空率下降很小。抽运光光斑尺寸变化对布里渊放大影响的实验中发现Stokes光在从SBS产生池出来后会出现光斑尺寸变小的情况,进而造成在SBS放大池中抽运光与Stokes光光斑尺寸不匹配的问题,降低了非共线激光组束的效率。

关键词：激光组束布里渊放大波矢失配退偏

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填充因子对激光组束远场功率分布的影响

填充因子对激光组束远场功率分布的影响

基于布里渊放大的非共线四束激光串行组束的研究

庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007

作者：唐前进施翔春胡企铨中国科学院上海光学精密机械研究所

激光相干组束是获得激光推进技术所需要的激光光源的一条重要途径之一。填充因子对激光光束组束后的远场分布有重要影响,尤其是对于相干激光组束。

关键词：激光组束填充因子远场分布

来源： cnki会议评论

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物理学报 2009年第7期58卷 4675-4679页

作者：王雨雷吕志伟王双义郑振兴何伟明哈尔滨工业大学光电子技术研究所哈尔滨150080

理论上分析了基于布里渊放大的非共线组束结构中组束效率的影响因素,结果表明,当Stokes种子光和抽运光的夹角限制在90 mrad范围内时,组束效率可以达到80%以上.根据数值模拟的结果,设计了非共线四束激光组束的实验,实现了四束工作频率为1... 详细信息

理论上分析了基于布里渊放大的非共线组束结构中组束效率的影响因素,结果表明,当Stokes种子光和抽运光的夹角限制在90 mrad范围内时,组束效率可以达到80%以上.根据数值模拟的结果,设计了非共线四束激光组束的实验,实现了四束工作频率为10 Hz,能量分别为70.4 mJ,71.3 mJ,78.9 mJ,70.1 mJ的激光组束,组束输出能量为189 mJ.为了进一步简化结构和降低系统损耗,设计了适用于多束激光非共线组束的介质池结构.

关键词：激光组束受激布里渊散射相位共轭布里渊放大

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光纤激光器外腔型光谱组束研究

中国激光 2018年第8期45卷 50-55页

作者：刘小溪王学锋王军龙朱占达郑也李磐北京航天控制仪器研究所北京100094

实验研究了两路光纤激光器外腔反馈型光谱组束(SBC),采用透射式衍射光栅作为组束元件,实现了1060nm波长激光与1080nm波长激光的光谱组束输出。输出光束组束方向光束质量为1.328,非组束方向光束质量为1.257,组束输出功率为57.3 W,光-光... 详细信息

实验研究了两路光纤激光器外腔反馈型光谱组束(SBC),采用透射式衍射光栅作为组束元件,实现了1060nm波长激光与1080nm波长激光的光谱组束输出。输出光束组束方向光束质量为1.328,非组束方向光束质量为1.257,组束输出功率为57.3 W,光-光效率为91.7%。采用该组束方案可以降低单路激光器线宽的要求,同时验证了多路激光进行组束的可行性,通过增加组束光束个数可以进一步提高组束输出功率。

关键词：激光光学激光组束光谱组束光纤激光器外腔反馈

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受激布里渊散射组束激光器研究

受激布里渊散射组束激光器研究

作者：郭琦哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

重复频率、高功率、大能量的激光可以广泛地应用于军事、科研和工业等领域。单束激光器能量的增加存在着不可避免的限制,因此现在的大能量激光系统往往工作在单次状态,难以达到重复工作的要求。如何获得高重复频率、高功率、大能量的激... 详细信息

重复频率、高功率、大能量的激光可以广泛地应用于军事、科研和工业等领域。单束激光器能量的增加存在着不可避免的限制,因此现在的大能量激光系统往往工作在单次状态,难以达到重复工作的要求。如何获得高重复频率、高功率、大能量的激光输出一直是科技界关心而又难以解决的问题。激光组束,由于其使单路激光运转在小能量、低功率的状态下,避开了单路激光在增加激光能量和功率方面的诸多限制,成为了获得大能量、高功率激光的有效途径之一,受到了人们的广泛关注。目前激光组束的研究虽然已经发展了很多种方案,但是都没有达到实用的水平。SBS激光串行组束基于布里渊放大的原理,利用一束Stokes光逐级抽取泵浦光束中的能量,可使多束光的能量向一束光转移,最终实现多束激光的合成输出。SBS激光串行组束是一种完全相干组束,获取的输出激光束在物理上是单束光,且系统可升级性高。本文首先从SBS的经典理论出发,建立了SBS激光串行组束的物理模型。运用共线布里渊放大的模拟程序,研究了系统各参数——泵浦参数、结构参数、介质参数等,对共线强信号布里渊放大的能量提取效率及光束质量的影响,并进行了实验验证。实验上,在泵浦光与Stokes光能量比为39.5:1时,可达到400mJ的输出能量,获得80%以上的能量提取效率。泵浦光的主要作用是提供能量,而输出光的光束质量主要由Stokes光决定。其次,对非共线布里渊放大中的相位匹配进行了研究。从理论上分析了非共线布里渊放大效率下降的主要原因,即Stokes光与泵浦光的夹角造成的波矢失配。给出波矢失配对布里渊放大的影响,并提出用控制放大介质频移的方法来消除波矢失配,并进行了实验验证。论文最后给出了SBS激光串行组束系统的设计,采用共线结构单元与非共线结构单元相结合的思想,并给出其中共线结构单元与非共线结构单元的设计依据。

关键词：激光组束强信号布里渊放大波矢失配

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光纤激光外腔光谱组束技术研究

光纤激光外腔光谱组束技术研究

作者：刘小溪中国航天科技集团公司第一研究院

学位级别：硕士

光纤激光器光谱组束是突破光纤激光器单模单纤功率限制的有效方法。通过色散元件,将具有一定波长差的组束激光合成为一束激光,沿同一方向传输。光谱组束功率为参与组束的激光功率之和,光束质量与单个光束的光束质量相同,无需相位调制,... 详细信息

光纤激光器光谱组束是突破光纤激光器单模单纤功率限制的有效方法。通过色散元件,将具有一定波长差的组束激光合成为一束激光,沿同一方向传输。光谱组束功率为参与组束的激光功率之和,光束质量与单个光束的光束质量相同,无需相位调制,工程实现难度较低。本文对光纤激光器外腔光谱组束进行了理论分析与实验研究,完成的主要工作如下:论文阐述了光纤激光器输出束光束的评价方法和光谱组束原理,并针对组束过程中相关参数对光谱组束的影响进行了理论分析。对光纤激光器光谱组束中相关参数及其测量方法作出了必要的阐述。基于光谱组束理论,对影响组束激光线宽,组束激光光束质量以及光谱组束效率的各关键因素进行了分析。论文分析了光纤激光器外腔光谱组束中高反射率光纤光栅及增益光纤损伤问题的机理,提出了保护高反射率光纤光栅及增益光纤的解决方案:光纤激光器输出端面镀1%反射率膜或降低低反射率光纤光栅反射率且保留低反光栅。对典型光纤激光器外腔光谱组束结构进行了改进,将组束系统中单个传输透镜的准直和聚焦功能分离,解决了光纤激光器外腔光谱组束中存在像差,发光单元反馈不足等问题;并对改进后外腔光谱组束结构进行了仿真,验证了新组束结构的耦合效率。分别进行了1080nm波长激光外腔反馈实验;1060nm波长激光与1080nm波长激光双路组束实验;1060nm、1070nm、1080nm波长激光多路光谱组束实验。其中,1060nm、1070nm、1080nm波长激光光谱组束后,输出光束组束方向光束质量M为1.388,非组束方向光束质量M为1.305,组束输出功率为86.0W,组束效率为91.8%。对光纤激光外腔组束系统进行了热仿真,验证了色散元件在数千瓦高功率负荷下工作的稳定性。并对仿真内容进行了实验验证,实验结果与仿真模拟一致,为后续千瓦级光谱组束工作的开展提供了技术保障。

关键词：激光组束光谱组束光纤激光器外腔反馈