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基于光谱合束的双波长输出Nd:YAG固体激光器

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 121-126页

作者：王路达吴伟冲朱占达白振旭惠勇凌雷訇李强北京工业大学材料与制造学院激光工程研究所北京100124 跨尺度激光制造技术教育部重点实验室北京100124 北京市激光技术工程研究中心北京100124 北京市高等院校先进激光制造工程研究中心北京100124 河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401

报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成,两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作,有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜... 详细信息

报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成,两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作,有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长,从而实现合束,获得的激光源中心波长锁定在1 061.5 nm和1 064.6 nm,两谱线中心间距为3.1 nm,组合光束的输出能量为173 mJ,组合光束的光束质量因子M2为2.8×2.2;两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ,在合束方向上的光束质量因子M2分别为2.7和2.1,在非合束方向上的光束质量因子M2分别为2.2和1.9;组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%,组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M2基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求,在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。

关键词：双波长 Nd:YAG激光器光谱合束输出能量光束质量

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基于梯度掺杂晶体的激光器模式匹配研究

中国激光 2024年第5期51卷 1-11页

作者：满朝阳崔璨王雨雷刘福寒李银栋白振旭吕志伟河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401 河北省先进激光技术与装备重点实验室天津300401

针对梯度掺杂晶体和均匀掺杂晶体,采用数值模拟的方式分析了泵浦光束腰半径、光束质量因子(M^(2))与束腰位置对模式匹配效率的影响,并通过实验验证了不同束腰位置对激光器输出功率的影响。由计算结果得到,在不同的泵浦光参数下,与均匀... 详细信息

针对梯度掺杂晶体和均匀掺杂晶体,采用数值模拟的方式分析了泵浦光束腰半径、光束质量因子(M^(2))与束腰位置对模式匹配效率的影响,并通过实验验证了不同束腰位置对激光器输出功率的影响。由计算结果得到,在不同的泵浦光参数下,与均匀掺杂晶体相比,梯度掺杂晶体均具有更稳定的模式匹配;当泵浦光M^(2)为10和50,束腰半径为0.5 mm时,对于任意位置的束腰,梯度掺杂晶体的模式匹配效率都高于均匀掺杂晶体。在实验上对比分析了泵浦光不同束腰位置的输出功率,结果表明,梯度掺杂晶体的模式匹配效率受泵浦光束腰位置的影响较小。当晶体位于谐振腔中心时,在高于70 W的泵浦条件下,梯度掺杂晶体的输出功率高于均匀掺杂晶体,最高输出功率为44.8 W,与均匀掺杂晶体相比,提高了4.67%;当晶体紧贴输入镜时,梯度掺杂晶体的最高输出功率为34.0 W,与均匀掺杂晶体相比,提高了11.84%。因此,梯度掺杂晶体更适用于高功率泵浦。

关键词：激光器梯度掺杂晶体模式匹配激光器理论端面泵浦高功率激光

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激光相干雷达中光单次下变频技术

激光与红外 2024年第3期54卷 389-395页

作者：张奕康刘波吴姿妍眭晓林赵晓龙固体激光技术重点实验室北京100015

在相干激光雷达远程测距中,为提高雷达的探测距离和距离分辨力,通常使用大时宽带宽积的信号如调频信号对光载波进行调制,并在接收端进行脉冲压缩处理,为降低接收端数字信号处理的数据量以提高运算的实时性,需要将接收信号下变频至合适... 详细信息

在相干激光雷达远程测距中,为提高雷达的探测距离和距离分辨力,通常使用大时宽带宽积的信号如调频信号对光载波进行调制,并在接收端进行脉冲压缩处理,为降低接收端数字信号处理的数据量以提高运算的实时性,需要将接收信号下变频至合适的频段。传统的外差式雷达接收机需对光信号和电信号分别进行一次下变频,导致系统结构较复杂,且受器件非理想化的限制,下变频过程中会引入额外的噪声,此外还存在镜像频率噪声干扰的问题,导致解调信号信噪比降低。提出了一种将光信号直接下变频至脉冲压缩所需频段的方案,该方案使用正交解调的方式进行,能够简化系统结构同时抑制镜频噪声。首先将本振光进行频移并分为两束,通过控制相位使两本振光相互正交。将信号光分为两束并分别与两路本振光在光电探测器表面进行混频,接着对电信号进行采集,通过相关算法对幅相不平衡进行矫正。经仿真和实验,该方法能够在有效简化激光相干雷达接收机系统结构的同时避免镜频噪声干扰,在10 GSps采样率下,相较于外差式接收机,解调信号信噪比提高了约3dB。

关键词：激光雷达雷达接收机 IQ解调镜频抑制

2μm单纵模全固态脉冲激光技术研究进展(封面文章·特邀)

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红外与激光工程 2024年第2期53卷 1-16页

作者：颜秉政穆西魁安嘉硕齐瑶瑶丁洁白振旭王雨雷吕志伟河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401 河北省先进激光技术与装备重点实验室天津300401

2μm激光属于人眼安全波段,具有高大气透过率和水吸收特性,能覆盖CO_(2)等温室气体的吸收峰,因此在大气环境监测、光通信、激光雷达、材料加工、医疗手术等领域有广泛应用。其中,单纵模运转的全固态2μm脉冲激光器以其高稳定性、窄线宽... 详细信息

2μm激光属于人眼安全波段,具有高大气透过率和水吸收特性,能覆盖CO_(2)等温室气体的吸收峰,因此在大气环境监测、光通信、激光雷达、材料加工、医疗手术等领域有广泛应用。其中,单纵模运转的全固态2μm脉冲激光器以其高稳定性、窄线宽和优良的光束质量等优势,可作为多普勒测风、相干差分吸收等激光雷达应用的优质光源,在工业、国防和科研等领域具有重要意义。目前,实现2μm激光输出的主要方法有光参量技术和直接泵浦法。相比光参量技术,直接泵浦法更具高效率、可调节性和集成性等优点,已成为2μm全固态激光的主流方式。文中总结了常用的2μm固体激光增益介质,分析了空间结构振荡器单纵模选择的原理和特点,综述了2μm单纵模全固态脉冲激光的研究进展,并对不同结构激光器的输出特性进行了比较,最后对2μm单纵模全固态脉冲激光的发展前景进行了展望。

关键词：全固态激光器 2μm 脉冲单纵模选模

不同单体形状生物粒子凝聚体消光特性的差异分析

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光学学报 2024年第3期44卷 179-190页

作者：陈国龙顾有林胡以华孟凡昊张熙国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037 国防科技大学安徽合肥230037

针对生物粒子凝聚体单体形状和光学特性的复杂多变,构建了5种不同单体形状的生物粒子凝聚体空间结构,并用离散偶极子近似方法计算了生物粒子凝聚体的消光特性参数,分析了不同单体形状生物粒子凝聚体的消光特性差异。计算结果表明:非球... 详细信息

针对生物粒子凝聚体单体形状和光学特性的复杂多变,构建了5种不同单体形状的生物粒子凝聚体空间结构,并用离散偶极子近似方法计算了生物粒子凝聚体的消光特性参数,分析了不同单体形状生物粒子凝聚体的消光特性差异。计算结果表明:非球形生物粒子凝聚体在将其单体形状等效为球形时,平均质量消光系数的相对偏差绝对值在6%以内;不同单体形状生物粒子凝聚体对光的散射能力不同是消光特性存在差异的主要表现,且通常情况下单体形状越偏离球形,相对偏差越大,因此,由不同单体形状引起的消光特性的差异不应被忽略。此项工作可应用于准确评估和优化生物粒子材料的消光性能。

关键词：生物粒子材料单体形状凝聚体红外消光特性

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生物材料消光特性研究进展

中国激光 2024年第3期51卷 189-206页

作者：顾有林张熙胡以华孟凡昊陈国龙丁婉莹王思雨国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037 国防科技大学安徽合肥230037

生物材料作为一种有别于传统无机消光材料的新型烟幕介质,悬浮于空气中,以烟幕的形式存在,通过对光的吸收和散射作用改变光波的传输特性。本文根据生物材料的复折射率特点,介绍了生物材料的吸收和散射特性,概括了生物材料单粒子、单分... 详细信息

生物材料作为一种有别于传统无机消光材料的新型烟幕介质,悬浮于空气中,以烟幕的形式存在,通过对光的吸收和散射作用改变光波的传输特性。本文根据生物材料的复折射率特点,介绍了生物材料的吸收和散射特性,概括了生物材料单粒子、单分散凝聚粒子和多分散凝聚粒子的消光特性的表征方式,分析了影响生物材料消光特性的因素,总结了生物材料消光性能的测试方法。最后,本文提出了生物材料在复杂空间结构模拟精确化、消光特性影响因素分析多元性、消光特性测试标准化方面的发展趋势,以期为新型消光材料的制备和改进等提供有益参考。

关键词：材料烟幕消光特性凝聚粒子复折射率

本振调制型高重复频率远距离脉冲激光相干测距

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中国激光 2024年第6期51卷 206-219页

作者：吴姿妍眭晓林刘波赵晓龙梅博张奕康李丰君中国电子科技集团公司第十一研究所固体激光技术重点实验室北京100015

为了解决静态目标高重复频率远距离激光相干测距过程中出现的多盲距点和距离模糊问题,对激光测距发射波形、本振波形以及解算方法进行研究。对发射波形和本振波形进行不同斜率的线性调制,将最远可测目标信息调制到本振光端,探测器对回... 详细信息

为了解决静态目标高重复频率远距离激光相干测距过程中出现的多盲距点和距离模糊问题,对激光测距发射波形、本振波形以及解算方法进行研究。对发射波形和本振波形进行不同斜率的线性调制,将最远可测目标信息调制到本振光端,探测器对回波相干信号进行探测,采集卡进行数据采集。采用高精度的脉冲压缩数据处理方法得到匹配滤波结果,并进行距离解算分析。仿真和实验结果表明,该测距方案可以有效解决因高重复频率产生的距离模糊问题,同时避免因脉冲发射时刻光泄漏带来的多点盲距问题。在64μs重复周期、2μs脉宽发射信号和512μs重复周期连续调频本振光条件下,实现模拟29.0525 km目标(延时光纤58.105 km)的探测。该方案可满足高重复频率远距离脉冲激光相干测距无模糊、无间断的测量要求。

关键词：遥感高重复频率本振调制距离模糊盲距

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多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统传热性能

工程热物理学报 2024年第4期45卷 949-954页

作者：刘宇彤刁彦华赵耀华陈传奇王泽宇韩义发房东冉绿色建筑环境与节能技术北京市重点实验室北京工业大学北京市100124

针对多通道平行流扁管单级蓄热装置在蓄取热过程中温差逐渐减小,传热不均匀的问题,本文提出了多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统,系统包括两级蓄热装置,装置里分别填充52#石蜡和月桂酸作为蓄热材料。以水作为载热流体,实验研究了不同进... 详细信息

针对多通道平行流扁管单级蓄热装置在蓄取热过程中温差逐渐减小,传热不均匀的问题,本文提出了多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统,系统包括两级蓄热装置,装置里分别填充52#石蜡和月桂酸作为蓄热材料。以水作为载热流体,实验研究了不同进口温度、不同流量下换热流体对梯级蓄热系统蓄取热特性的影响。实验结果显示,与流量相比,换热流体进口温度对梯级蓄热系统传热性能有更大的影响。当换热流体进口温度增加(减少)或换热流体流量增加(减小),梯级蓄热装置的蓄(取)热时间减少,蓄(取)热功率增加。

关键词：多通道平行流扁管梯级蓄热相变蓄热紧凑型翅片

基于注入锁定技术的单频连续高功率1342 nm Nd:YVO_(4)激光器

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 114-120页

作者：周子涵王志敏薄勇张丰丰赵文成付莉何汉星崔大复彭钦军中国科学院理化技术研究所固体激光重点实验室北京100190 中国科学院理化技术研究所功能晶体和激光技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

研究了一种基于注入锁定技术的888 nm半导体激光器(LD)泵浦的高功率单频可调谐1 342 nm Nd:YVO_(4)激光器。采用最大输出功率20 mW分布式反馈单频半导体1 342 nm激光器作为注入种子,利用lock-in (LI)技术,对LD端泵的Nd:YVO_(4)环形腔激... 详细信息

研究了一种基于注入锁定技术的888 nm半导体激光器(LD)泵浦的高功率单频可调谐1 342 nm Nd:YVO_(4)激光器。采用最大输出功率20 mW分布式反馈单频半导体1 342 nm激光器作为注入种子,利用lock-in (LI)技术,对LD端泵的Nd:YVO_(4)环形腔激光器进行种子注入,实现了单频可调谐激光输出。激光器最大平均输出功率为13.9 W,测量的线宽为41 MHz,调谐范围为1 341.677 4~1 341.802 5 nm。x轴和y轴的光束质量M2因子分别为M_(x)^(2)=1.30和M_(y)^(2)=1.23。实验结果表明:与先前文献报道的注入锁定1 342 nm可调谐激光的结果相比,所需种子功率大幅减小,输出功率也有所提升。

关键词： Nd:YVO_(4)激光器连续波单频可调谐注入锁定