1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
2 张江实验室，上海 201210
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
研究了薄片激光器中晶体与热沉的封装技术和核心技术，采用薄片晶体与金刚石热沉的光胶工艺，自主设计并研制了5 mm口径的YAG/Yb∶YAG复合薄片激光模块，分析了该薄片激光模块的多通泵浦系统，建立了晶体热效应数值仿真模型，实验测量了在2.2 kW/cm2泵浦功率密度、940 nm泵浦波长下薄片晶体的热焦距为445.6 mm；采用基于光胶工艺封装的薄片激光模块搭建连续激光器，在70 W泵浦功率下获得了18.75 W功率的基横模输出，斜率效率和光光转换效率分别为36.59%和26.79%。
激光器 薄片激光器 多通泵浦 热效应 连续激光器 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514003
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
Frequency modulation (FM)-to-amplitude modulation (AM) conversion is an important factor that affects the time–power curve of inertial confinement fusion (ICF) high-power laser facilities. This conversion can impact uniform compression and increase the risk of damage to optics. However, the dispersive grating used in the smoothing by spectral dispersion technology will introduce a temporal delay and can spatially smooth the target. The combined effect of the dispersive grating and the focusing lens is equivalent to a Gaussian low-pass filter, which is equivalent to 8 GHz bandwidth and can reduce the intensity modulation on the target to below 5% with 0.3 nm @ 3 GHz + 20 GHz spectrum phase modulation. The results play an important role in the testing and evaluating of the FM-to-AM on the final optics and the target, which is beneficial for comprehensively evaluating the load capacity of the facility and isentropic compression experiment for ICF.
dispersion grating frequency modulation-to-amplitude modulation conversion high-power laser facility inertial confinement fusion phase modulation High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(1): 010000e9
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
薄片激光器可以实现高峰值功率、高平均功率、高光束质量的激光输出，是高重复频率皮秒泵浦源的关键技术之一。基于Yb∶YAG单薄片激光模块设计并搭建了再生放大系统，连续泵浦下获得了平均功率为40.9 W、重复频率为1 kHz、脉冲宽度为3.4 ns的激光输出，水平方向上的光束质量因子（）和竖直方向上的光束质量因子（）分别为1.12和1.10。基于腔内光束指向主动控制技术，2 h输出的平均功率稳定性峰谷（PV）值和均方根（RMS）值分别为6.42%和0.56%。在600 μs脉冲泵浦情形下，光光效率达16.1%。在10 kHz重复频率下，获得了53.3 W的高平均功率的激光输出，和分别为1.07和1.06。
激光器 薄片激光器 再生放大器 脉冲泵浦 激光稳定性
西安石油大学理学院，陕西 西安710065陕西省油气资源光纤探测工程技术研究中心，陕西 西安710065陕西省油气井测控技术重点实验室，陕西 西安710065CNPC重点实验室——油藏光纤动态检测研究室，陕西 西安710065
流量是科学研究及工业生产中的一项重要参数。在众多流量测量仪表中，涡街流量计是一种常用类型。由于光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）具有灵敏度高、体积小和抗电磁干扰强等特点，基于FBG的涡街流量传感技术具有重要研究意义。概述了FBG涡街流量传感机理，分析了涡街发生体下游的流体状态与升力变化。从已有研究成果入手，分析提炼了基本型涡街发生体作用下的旋涡属性、涡街信号处理、消除管道振动和小流量测量四个关键性问题。最后，总结并展望了该项技术利用光学方法抑制干扰信号、小口径管道涡街流量测量和FBG传感封装与增敏三个方面，还提出了未来可能发展的研究方向，以期发展新型涡街流量计。
光纤布拉格光栅 涡街流量计 涡街发生体 fiber Bragg grating vortex street flow sensor vortex generator
西安石油大学理学院，陕西 西安710065陕西省油气资源光纤探测工程技术研究中心，陕西 西安710065陕西省油气井测控技术重点实验室，陕西 西安710065CNPC重点实验室——油藏光纤动态检测研究室，陕西 西安710065
针对裸光栅温度灵敏度较低的问题，设计了一种封装方式并进行结构制作。所设计的封装方式是将光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）置入毛细玻璃管中，并填充353ND环氧树脂胶，最后固定在铜片基底上。首先对FBG温度传感及增敏机理进行了理论分析，然后进行结构的设计及制作，最后进行温度传感测试。聚合物353ND和铜片的热膨胀系数显著高于裸光栅，在外界温度发生变化时会对光纤光栅施加附加应力，从而提高其温度灵敏度，并保护FBG传感器的结构。实验结果表明：在40℃至140℃的温度传感测试中，FBG的反射波长保持着不错的线性；温度灵敏度由增敏前的10 pm/℃提升到了21 pm/℃左右，且温度传感特性拟合曲线线性度达到0996以上。
光纤传感 光纤布拉格光栅 温度传感 封装增敏 fiber optic sensing fiber Bragg grating temperature sensing encapsulation sensitization
1 长春理工大学机电工程学院，吉林长春 130012
2 昆明物理研究所，云南昆明 650221
3 云南北方光学科技有限公司，云南昆明 650200
随着科技的进步，尖端产品和先进光电系统对光学系统的成像质量要求越来越高，光学非球面元件能有效地校正像差、减少系统所需光学元件数量、减轻系统重量，因此被广泛应用。其特殊的面形特征决定了它的加工和检测相对于球面更加困难，而检测精度直接决定了加工精度，非球面检测技术的重要性显而易见。根据测量原理对光学非球面的检测技术进行了概述；根据目前直接面形轮廓法在光学非球面的加工中应用最广的情况，结合最新检测手段，重点介绍了非球面直接面形轮廓法测量技术；并介绍了近年来日益受到人们关注的自由曲面及面形轮廓法在自由曲面检测的应用；最后总结了光学非球面检测技术的现状和发展趋势。
非球面 检测精度 直接面形轮廓法 自由曲面 aspherical surface, testing accuracy, direct surfa
西安石油大学理学院，陕西 西安710065陕西省油气资源光纤探测工程技术研究中心，陕西 西安710065陕西省油气井测控技术重点实验室，陕西 西安710065CNPC重点实验室——油藏光纤动态检测研究室，陕西 西安 710065
为了发展全光学流量测量技术，提出了一种基于掺钴高衰减光纤的光纤光栅热线式流量计。通过解调光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）中心波长进行流量测量，具体包括传感器制作、温度传感特性测定和流量测量实验。结果表明，基于衰减系数为89 dB/cm、工作波长约为1480 nm的掺钴光纤的FBG具有103 pm/℃的温度灵敏度；流量计在400~3700 L/h液体流量范围内可高重复性地实现测量；流量--FBG中心波长遵循特定非线性函数计算模型；流量计的平均灵敏度约为 015 pm/(L·h-1)，低流速下灵敏度最高可达到1 pm/(L·h-1)。所提出的流量计丰富了光纤光栅用于液体流量测量的研究。设计中采用了掺钴高衰减光纤自发热和单端毛细管封装，为流量传感器的全光学化、微型化和高灵敏度发展提供了新思路。
光纤布拉格光栅 流量计 高衰减光纤 灵敏度 fiber Bragg grating flowmeter high attenuation fiber sensitivity0
西安石油大学理学院，陕西 西安 710065陕西省油气资源光纤探测工程技术研究中心，陕西 西安710065陕西省油气井测控技术重点实验室，陕西 西安710065CNPC重点实验室——油藏光纤动态检测研究室，陕西 西安710065
为了实现两个方向的振动信号检测，提出了一种以杆为弹性结构的二维光纤光栅振动传感器。首先对该传感器进行了理论分析，并推导出其固有频率和灵敏度公式。然后对传感器结构进行了优化仿真，确定各个参数的最终值。最后通过实验研究了传感器的各项性能。实验结果表明，该传感器在x方向上的固有频率为493 Hz，灵敏度为54 pm/g，线性度为999%；在y方向上的固有频率为466 Hz，灵敏度为5 pm/g，线性度为975%。此外，采用双光纤光栅消除了温度对振动信号测量的影响，温度灵敏度为01 pm/°C。该传感器结构简单，可检测两个方向的振动信号，消除了温度的影响，在振动信号检测中表现良好，因此在多维振动信号检测领域具有重要研究意义。
光纤光栅 振动 二维 温度补偿 fiber grating vibration two-dimensional temperature compensation
1 国防科技大学理学院，湖南 长沙 410073
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，等离子体物理重点实验室，四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院，北京 100193
太赫兹波为高能量密度物质提供了独一无二的诊断手段，但在大型高能量密度装置上实现极端条件下物质状态的太赫兹时域光谱诊断技术仍面临巨大挑战。本文报道了在低重复频率、高能量激光装置上开展的光脉冲泵浦-太赫兹探测实验。利用钛宝石飞秒激光器输出焦耳量级的单发脉冲，单发脉冲经磷酸二氢钾倍频后加热30 nm厚自支撑金膜，产生均匀的温稠密金等离子体；同时，将大孔径铌酸锂晶片通过光整流产生的单脉冲能量为7 μJ的太赫兹脉冲作为探测光，利用金属阶梯镜实现了单发太赫兹波形探测，获得了温稠密金在太赫兹波段的时间分辨的电导率数据，为检验双温模型中电子-离子耦合系数等关键参数的准确性提供了新基准。
超快光学 太赫兹时域光谱 单发泵浦-探测 极端物态诊断 电导率 中国激光
2023, 50(17): 1714013
光学 精密工程
2023, 31(16): 2383
