1 中山大学中法核工程与技术学院，广东 珠海 519000
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 612000
3 中国工程物理研究院高能激光重点实验室，四川 绵阳 612000
对于直接液冷薄片激光器而言，实现功率的定标放大可以在保证泵浦光强恒定的情况下通过增大泵浦光斑的尺寸同时增加增益介质的尺寸或数量来实现。这种设计理念自提出以来就得到了学术界的青睐。本团队针对高功率直接液冷薄片激光器的实际工作条件，建立了单薄片双通道增益模块在对称情况下的模型，研究了微通道高度、薄片厚度、冷却液雷诺数等参数对激光器输出波前畸变的影响。结果表明：当其他条件一定时，随着微通道高度及薄片厚度的减小，激光器输出光束质量提高；随着冷却液雷诺数增大，激光器输出光束质量提高。经遗传算法优化后的设计参数产生的输出光束光程差均方根值为3.27 μm，峰谷值为6.11 μm，相较于经典文献设计参数下的均方根值和峰谷值分别降低了12.3%和15.6%。
激光器 直接液冷 薄片激光器 耦合模拟 波前畸变 遗传算法优化 中国激光
2022, 49(23): 2301005
强激光与粒子束
2022, 34(1): 011007
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 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
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
4 复旦大学信息科学与工程学院, 上海 200082
设计了一种新型高功率直接液冷固体薄片激光器,由数十至数百片透射薄片密集堆叠构成分布式增益系统,使特种激光冷却液在增益介质间的平板微流道内流动以实现薄片直接冷却,有效解决了传统高功率固体激光器中增益介质焊接于热沉引入的热致应力、焊接面变形等问题。对该激光器的腔内损耗、腔内像差等参数进行了优化设计。分析了影响光-光转换效率的关键因素,根据像差特点给出了光束质量控制方法。将20片薄片以特别角度密集堆叠构成增益模块,利用两个增益模块在稳腔和非稳腔中均实现了功率大于9 kW的准连续波(QCW)偏振激光输出,且这一实验室光源的体积小于0.4 m
3。
激光器 高功率激光 固体激光 薄片激光器 直接液冷 中国激光
2018, 45(12): 1201004
1 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
3 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
4 衢州学院电气与信息工程学院, 浙江 衢州 324000
介绍了一种工作在准连续状态下的直接液体冷却的侧面抽运Nd∶YAG多薄片激光谐振腔, 装置中选用20片Nd∶YAG薄片作为增益介质, 由激光二极管阵列在其侧面进行抽运, 流动的硅氧烷溶液作为冷却液在其端面进行冷却, 振荡激光以布儒斯特角穿过多层薄片和冷却液实现增益。设计了层流冷却流场并通过数值模拟验证了其对来流不均匀性的耗散能力。根据之前报道的层流冷却能力测量实验建立数值模型, 模拟了流场的冷却效果, 实验结果证明了模型的置信性, 进而基于模型对激光器中薄片的热安全性进行了评估。在抽运能量为49.9 J时, 获得了15.7 J的最大脉冲能量输出, 对应光-光效率和斜率效率分别为31.4%和39.2%; 在抽运脉宽为250 μs, 重复频率为100 Hz, 平均抽运功率为5 kW时, 获得了1440 W的平均输出功率。
激光器 薄片 谐振腔 直接液体冷却 浸入式激光器
四川大学电子信息学院激光微纳工程研究所, 四川 成都610065
采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上生长了Nd∶YAG薄膜以及Nd∶Glass薄膜, 利用扫描电子显微镜(SEM)、 能谱仪(EDS)、 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、 光学掺量振荡器(OPO)以及光栅光谱仪等测试装置分析了薄膜的表面和断面结构形貌、 组成成分、 光学吸收谱以及光致发光谱。 结果表明: 在室温衬底温度下生长的Nd∶YAG薄膜以及Nd∶Glass薄膜均呈无规则非定型结构, 没有明显的取向性微晶生长; PLD生长的Nd∶YAG薄膜中存在0.15 at.%化学计量比的Nd元素; Nd∶YAG块体靶材在750和808 nm有两个明显的吸收峰, 而薄膜没有明显的吸收峰; Nd∶YAG薄膜在808 nm波长泵浦光下没有明显的光致发光谱峰, 而Nd∶Glass薄膜在877和1 064 nm波长处有明显的光致发光谱峰。 说明在室温衬底温度下生长的Nd∶Glass薄膜中Nd元素以Nd3+光学活性离子形式掺杂进玻璃基质中, 而Nd∶YAG薄膜中的Nd元素没有以Nd3+光学活性离子形式掺杂进YAG基质中。
脉冲激光沉积 结构形貌 光致发光谱 Pulsed laser deposition Morphology Photoluminescence spectra 光谱学与光谱分析
2015, 35(9): 2483
1 四川大学电子信息学院， 四川 成都 610065
2 华北光电技术研究所， 北京 100015
基于随机激光的时域理论，利用时域有限差分法(FDTD)数值求解麦克斯韦方程组和速率方程组，分别计算了二维无序介质中抽运速率和散射颗粒折射率对随机激光辐射的影响，同时还分析了介质中不同区域的输出谱和空间模式分布。计算结果显示，对于二维随机介质，在其他条件保持不变的情况下，散射颗粒折射率与背景介质折射率差越大，随机激射的阈值越低。介质中不同区域的辐射谱是不同的，且随着激励源抽运强度而变化。随机激光辐射始终集中在介质中某几个固定区域，但各个区域的随机激射效率是不同的，同时在区域之间存在模式的空间范围重叠。
激光技术 二维无序介质 折射率 空间分布 随机激光器
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
2 华北光电技术研究所, 北京 100015
通过选择甲醇、乙醇、乙二醇和二甲亚砜四种不同折射率液体作为溶剂溶解分散掺杂有尺寸为100 nm的AlN纳米粒子的罗丹明6G(Rh6G)激光染料，制备出了不同折射率溶剂的Rh6G随机激光体系。分别测量了这些体系的随机激光光谱和阈值，研究了在溶剂的折射率不同的随机激光体系中光谱、阈值特性与溶剂折射率的关系。对于光谱特性，发现随溶剂的变化，随机激光峰值位置发生明显变化，这主要是由溶剂的吸收位置不同所导致的；在阈值特性方面，观察到阈值随着溶剂折射率的增大而增大。通过引入米氏散射理论，解释了产生这种阈值变化特征的原因是溶剂折射率增大会使随机激光体系的散射强度减小、传输自由程增大。
激光器 罗丹明6G 随机激光 折射率 米氏散射 阈值 光谱
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都610065
2 华北光电技术研究所, 北京100015
基于随机激光的时域理论, 利用时域有限差分法(FDTD)数值求解麦克斯韦方程组和速率方程组, 利用分区域计算法, 分别计算了整体和局部泵浦二维随机介质时, 不同泵浦强度下, 不同区域的辐射谱, 得出了随机介质中模式的空间局域化分布。 计算结果显示, 同样条件下不同区域的辐射谱是不同的, 且随着激励源泵浦强度的变化, 随机激光辐射始终集中在介质中某几个固定区域, 但各个区域的随机激射效率不同, 在区域之间存在模式的空间范围重叠。 利用该方法, 可以分析介质的随机分布对随机激射的影响, 理论上可以为高激射效率的伪随机介质制备提供一定指导。
二维随机介质 空间局域化 分区域计算 空间模式重叠 Two-dimension random medium Spatial localization Dividing calculation Mode overlap 光谱学与光谱分析
2012, 32(10): 2743
