激光辐照漫反射金属靶板温升研究
摘要：漫反射非接触测量方法是测量入射激光功率密度分布的有效手段。但强激光长时间辐照漫反射金属靶板，材料上升到一定温度表面反射率将显著下降，影响测量效果。基于有限元方法，结合热源抖动和风速对流，对镀金膜的铝板进行了强激光辐照条件下的温度变化模拟，结果表明材料表面能量吸收率是决定温度升高的关键因素。通过粗糙度设计可实现与光滑表面吸收率接近的漫反射表面，有效降低靶板温度，为优化漫反射金属靶板设计提供参考。氧碘腔镜高反射率测量系统及不确定度分析
摘要：氧碘腔镜作为氧碘化学激光器重要组成部分，氧碘腔镜反射率的高低制约氧碘化学激光器功率的提高，必须对氧碘腔镜反射率进行精确测试。基于光腔衰荡光谱法搭建的氧碘腔镜高反射率测量系统测量精度高，氧碘腔镜中45°全反镜反射率测试结果为99．979％。搭建的氧碘腔镜高反射率测量系统的不确定度主要由衰荡腔腔长、腔镜衰荡时间和待测镜衰荡时间时间确定。其中衰荡曲线最大幅值点的选取和测量重复性对测量结果的不确定度影响较大，在对衰荡曲线的处理过程中，应该注意选取合适的幅值点。通过对氧碘腔镜高反射率测量系统不确定度分析，得出扩展不确定度为0．0152％。基于光学外差的光纤环形激光器跳模检测实验研究
摘要：检测光纤环形激光器输出模式的动态特性是实验与工程应用的难题之一。在不同抽运强度以及长时间运转条件下，激光器会输出复杂的模式动态现象。受限于实验手段，目前的实时测量系统局限于仅获取激光器的输出强度信息而无法准确获取更多的模式动态特性。基于这一点，报道了采用光学外差的测量方法，搭建相应的实验装置测得待测光纤环形激光器与参考光源的拍频信号。实验中可实时获取包括跳模以及频率漂移在内的模式动态时频瀑布图，并提取各模式强度的时间序列，进而能够检测光纤环形激光器输出模式动态特性以及分析模式光强，为控制光纤环形激光器输出以及探究其内在频率动力学特性提供重要的测量手段。工作温度对光纤激光器输出特性的影响研究
摘要：通过理论分析和实验研究系统分析了工作温度对光纤激光器输出功率、光谱特性的影响。建立考虑抽运波长变化的激光器速率方程模型，仿真分析了关键器件工作环境温度对光纤激光器输出功率的影响。在915nm激光抽运下，利用搭建实验系统测试了激光二极管（LD）、光栅、光纤等温度变化对输出激光功率、光谱的影响，并与理论计算结果进行对比。结果表明，理论仿真与实验结果基本一致，光纤激光器在设定15℃～40℃冷却范围内，较稳定输出约140W功率，除了包层光滤除以外的关键点温度低于55℃，具备一定的高低温工作的能力。高效率400μm光纤耦合千瓦半导体激光器
摘要：高光束质量、高功率的光纤耦合半导体激光器在工业加工领域具有广泛的应用需求。本文采用微光学元件光束变换系统（BTS）对19个发光单元的标准cm—bar半导体激光器阵列进行光束变换，提高阵列慢轴方向的光束质量；设计了紧凑型空间合束模块结构，实现了两个方向光束质量均衡的空间合束；利用4个模块经过偏振合束、波长合束后，耦合入芯径为400μm，数值孔径为0．22的光纤，光纤耦合输出最高功率达1070W，耦合效率为96．3％，电光转换效率为43％，在最高功率下连续工作1h，功率不稳定度小于1％。垂直腔面发射半导体激光器单管的光束质量研究
摘要：研究了大功率底发射垂直腔面发射激光器（VCSEL）单管器件光束质量，分析了电流、出光孔径、衬底厚度等因素对M^2因子、远场发散角、近场及远场光强分布等的影响。使用有限元的方法对不同电极及不同氧化孔径时有源区中电流密度的分布进行了计算，为了获得高功率、高光束质量的VCSEL器件，选择氧化孔径为650μm以及P面电极直径为580μm，在对电流进行有效限制的同时实现了有源区中电流密度的均匀分布，从而抑制远场光斑中边模的产生，改善了光束质量。前向拉曼兼容光纤激光器的优化设计
摘要：高功率全光纤结构激光系统中，后向受激拉曼散射光会被合束器等器件吸收，产生热量并对器件造成破坏，成为限制功率提升的因素之一。提出前向拉曼兼容光纤激光器概念，通过注入辅助种子光抑制后向光来提高输出功率。建立了含有受激拉曼散射效应（SRS）的主振荡功率放大（MOPA）结构数值模型，模拟分析了后向光的特性，且比较了注入不同功率、不同波长辅助种子光对输出总功率的影响。计算结果表明，当注入辅助种子光在特定波长特定功率时，系统输出功率可提升一倍以上。非平面环形谐振腔模式光强分布的数值仿真
摘要：利用柯林斯公式，采用有限单元法建立了环形腔本征光场的计算模型，求出了模式横截面上的光强分布。在平面环形腔中，反射镜的像散导致其模式光强分布在弧矢平面和子午平面不对称，基模为椭圆光斑，但高阶模可分离。在非平面环形腔中，随着图像旋转角逐渐变大，弧矢平面和子午平面分量发生了耦合，高阶模的光场分布随坐标旋转角的变化清晰地给出了坐标旋转对光场模式的影响。当采用90°旋转腔时，光强分布近乎轴对称，但与直腔有着本质不同。蓝光激光二极管抽运Pr^3＋：GdLiF4固体红光激光器
摘要：报道了444nm蓝光激光二极管抽运的掺镨氟化锂钆（Pr^3＋：GdLiF4）固体红光激光器。实验采用掺杂粒子数分数为1．01％的Pr^3＋：GdLiF4晶体，样本沿α切方向，尺寸大小为2．7mm×2mm×4mm（a×c×a），在激光二极管抽运下通过设计的平凹腔获得了波长为639．3nm的连续红光输出。通过多次优化，当抽运光输入功率为3W，输出镜透射率为3％时，获得了最大输出功率153mW，其斜率效率约为6．78％，抽运阈值达到750mW。碱金属激光器窗口损坏过程与机理研究
摘要：以玻璃材料为例对含烃和无烃类半导体抽运碱金属蒸气激光器（DPAL）窗口在高功率连续抽运条件下的损伤过程和机理进行实验研究，通过相机的观察记录铷蒸气池窗口在高功率密度抽运光入射条件下的表面形貌变化，以及对照射后铷蒸气池窗口形貌的显微观察，得到实验结果表明DPAL窗口损伤存在热致物理损伤和化学损伤两种不同的过程，并对其机理进行了分析。该研究方法可应用于其他材料（如蓝宝石）DPAL窗口性能的诊断测试。基于非对称波导限制层的高功率窄线宽1．5μm分布反馈激光器
摘要：报道并制备一种脊波导结构的大功率1．5μm分布反馈（DFB）激光器。为了获取最大的激光器出光功率，采用上下限制层非对称的波导结构。通过模拟仿真发现，当下限制层选择为450nm时，该激光器具有最小的内部损耗系数，同时还能保证一阶模（m=1）在量子阱区具有最小的限制因子。实际制备的管芯的损耗系数为9．78cm^-1，这与仿真中计算的损耗系数9．3cm^-1较为符合。600mA直流电流下，制备的法布里-帕罗（F-P）腔激光器最大功率大于114mW；255mA直流电流下，制备的单波长DFB激光器具有45dB的边模抑制比，40mW输出功率，和小于400kHz的光谱线宽。准分子宽带抽运碱金属激光器输出特性分析
摘要：为了研究准分子宽带抽运碱金属激光器（XPAL）的输出特性，建立了增益介质为Cs-Ar混合气体的五能级XPAL的含时速率方程。使用三角脉冲型抽运，通过模拟计算得出了输出激光能量随输入脉冲抽运能量变化、温度变化、弛豫气体分子浓度变化的曲线图，模型得到的斜率效率和实验数据符合较好。结果表明，其他条件不变的情况下，温度越高，XPAL的阈值和斜率效率越高；弛豫气体分子浓度足够大的时候，D2线激光会消失；XPAL在T=515K附近时效率最高。基于拉锥光纤石墨烯可饱和吸收体的被动调Q锁模掺铥光纤激光器
摘要：报道了以拉锥光纤上的石墨烯作为可饱和吸收体的2μm被动调Q锁模掺铥光纤激光器，采用环形腔结构，研究了腔内脉冲随着抽运功率增加的演化过程，并最终得到了稳定的调Q锁模脉冲，当抽运功率达到390mW时，开始出现调Q状态，重复频率为19．5kHz。当抽运功率达到490mW时开始出现调Q锁模现象。调Q包络重复频率为30．2kHz，锁模脉冲重复频率为19．5MHz。当抽运功率达到610mW时，锁模脉冲会填满调Q包络，此时调Q包络重复频率为44．9kHz，锁模脉冲重复频率仍为19．5MHz。高功率激光装置中空间滤波器洁净控制的优化设计
摘要：利用计算流体动力学（CFD）技术，对有机污染物在空间滤波器内的扩散情况进行了数值模拟，得到了在不同洁净控制设计方案下，有机污染物物在空间滤波器真空系统中随扩散时间的浓度分布情况，而后在优选设计的基础上对模型进一步优化，最终减少了有机污染物对空间滤波器内光学元器件的污染，对于实现高功率激光装置的高效、精密运行具有重要意义。探测器增益对激光干扰效果的影响研究
摘要：实验研究了探测器增益对激光干扰效果的影响。测试了暗背景下、无激光干扰时CCD在不同增益下输出图像的噪声分布和灰度量级，确定了噪声灰度均值随CCD增益增加的变化关系。通过比较不同增益下的激光光斑图像和灰度分布，发现增大CCD增益，可以放大激光主光斑周围的弱光信号，增加饱和像元数，增大干扰面积，提高激光对CCD的干扰效果，并确定了信号灰度随CCD增益增加的变化关系。基于信号、噪声灰度与CCD增益之间的变化关系，实现了不同增益下激光干扰效果的仿真。该研究结果可为评估光电成像系统在不同增益下的激光干扰效果提供技术支持和理论参考。种子注入强度对周期极化光学参量振荡器转换效率影响的数值研究
摘要：建立了基于掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体的脉冲光学参量振荡器模型，数值研究了种子注入强度对光学参量振荡器信号光转换效率的影响。仿真结果表明，增加种子光强度可以抑制光学参量振荡器的多纵模运转，大幅提升信号光内种子光纵模的转换效率。但当有效注入强度达μW／mm^2量级时，由于种子光纵模受到增益饱和限制，其转换效率基本不再提升。增益饱和的上限受到逆转换效应影响，导致了抽运光能量不能得到充分利用。展望了通过优化晶体长度，采用结构更加简化的光学参量放大器能够避免逆转换效应的发生，更加充分利用抽运光能量，有望继续提升单纵模信号光的转换效率。PMMA激光融化三维瞬态温度场数值模拟
摘要：为了预测和控制激光融化成型过程的聚合物温度变化，基于热传递和能量守恒原理，建立CO2激光扫描辐照聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）有限元分析模型，模拟低功率CO2激光扫描辐照的PMMA试样融化过程，分析激光功率、扫描时间、扫描速度和光斑直径等激光参数对试样三维瞬态温度场影响，研究激光参数和试样温度变化之间的内在关系。模拟结果表明，试样最高温度呈波浪式增长，最低温度呈近似线性增长，随扫描时间增加温度差增大；选择适当激光参数，试样基体能够控制在软化或融化温度范围，模拟结果与激光融化成型实验相符合，为聚合物激光融化机制及其成型工艺研究提供了参考依据。激光熔覆316L不锈钢温度场模拟与分析
摘要：运用ANSYS有限元软件对激光熔覆316L不锈钢的温度场进行了数值计算，利用建立的三维模型，分析激光熔覆过程中温度场分布情况和熔池节点温度梯度的变化规律及扫描路径对温度场的影响。结果表明，熔池的前端和重熔区的等温线比较密集，热量比较集中，该区域为裂纹的敏感区。短边扫描比长边扫描更有利于降低节点的温度梯度，进而抑制裂纹产生，同时也更有利于熔覆层与基体的结合和激光熔覆的持续进行。
