高功率光纤激光相干合成关键技术

光纤激光的相干合成是获得高功率和高光束质量激光的重要途径,也是当前激光领域的研究热点之一.文章针对基于MOPA方案的光纤放大器相干合成系统,对抖动法相位锁定技术、光束拼接技术和压电陶瓷相位调制器等关键技术和器件进行了详细介绍,为高能光纤激光相干合成的进一步发展提供参考.     

基于主动相位控制的脉冲激光相干合成技术

提出并验证了基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的主动相位控制脉冲激光相干合成方案.利用低通滤波器滤除脉冲激光光强变化导致的性能评价函数起伏,提取出相位噪声导致的性能评价函数变化,然后将这个低通滤波后的性能评价函数用于SPGD算法的极值寻优过程,从而实现脉冲激光的锁相.对该方案进行了理论分析和数值模拟,并进行了两路脉冲激光相干合成实验.实验结果表明,当系统从闭环到开环时,系统性能评价函数均值提高到开环的1.6倍,干涉条纹长曝光对比度从0提高到0.43.在该方案中,通过增加合成脉冲激光路数,并在各路脉冲激光中引入多级功率放大器,能够得到更高的合成功率输出.     

闪灯泵浦国产Nd:YAG陶瓷调Q激光器

陶瓷激光器在高掺杂、大尺寸和复合结构设计等方面有着特殊的优势,具备实现高能、高光束质量激光器的潜力.研究了上海硅酸盐所提供的新型国产Nd:YAG陶瓷激光材料的激光输出性能,对比了陶瓷激光棒与单晶激光棒的储能特性,通过主动和被动调Q两种方法分别实现了闪灯泵浦陶瓷脉冲激光器,获得了重频1～20Hz可调,单脉冲百毫焦量级的输...     

道路曲折的舰载高能激光武器

激光武器是指利用激光能量毁伤目标或杀伤人员的一类武器。根据激光器输出功率的大小和对目标杀伤方式的不同, 一般分为高能激光武器和低能激光武器。低能激光武器输出的功率较低,通过激光照射作战人员的眼睛或武器装备的光电敏感器件,可以导致作战人员出现暂时眩晕     

冠脉搭桥术用 CO2 激光低能输出方法研究

弱ＣＯ_２激光能量的输出及控制是ＣＯ_２激光冠脉搭桥术的核心技术之一。本文介绍了一种利用普通医用ＣＯ_２激光器获得弱激光能量输出的技术与方法。该方法具有激光输出功率稳定,并可调、输出光斑上能量密度均匀,光斑大小可控的特点,它很好地满足了搭桥仪对激光输出参数的要求;该方法还可应用于其它弱ＣＯ_２激光医疗仪器中。文中对设计原理进行了分析,并给出了设计实例。     

为了延长杀伤距离应该注意脉冲激光器

华盛顿——鉴于目前连续波高能化学激光器对付战术导弹和近地飞机,其杀伤距离相对地说比较短,仅1—2公里;而对于下一代较高功率的器件来说,最大杀伤距离也只有几公里。为了延长杀伤距离,促使我们对脉冲器件发生兴趣。 脉冲激光器在传输方面具有超过连续波激光器的一些优点,但对于某些特殊应用来说,它又存在若干缺点。 另外,脉冲激光器能够更有效地把它的能量传递到目标中去,在目标内产生冲击效应;而采用连续波激光辐射却不能获得这种效应.     

“光速”武器

本文介绍美国海军新概念武器近年来的研发情况,主要涉及高能激光器、高功率微波和电磁轨道炮.美国海军目前研制的高能激光器主要是自由电子激光器.美国海军认为氟化氘化学激光器不适合舰载使用.     

高重频双波长复合干扰激光器设计

为解决基频光高重频与倍频光高平均功率之间的矛盾,设计了一台干扰用高重频双波长复合输出激光器。静态仿真了泵浦源效率、激光晶体受热和受力分布、激光高斯模式特征,得到了该激光器的复合输出特性。动态仿真调Q频率、倍频晶体长度对复合输出的影响以及分析倍频晶体热效应,发现在泵浦功率和谐振腔结构不变的前提下,需先满足基频光高重频工作,再优化倍频晶体长度和控制倍频晶体温度可提高倍频光的输出功率。按上述仿真结论开展的验证实验结果表明:当磷酸氧钛钾晶体长度为12 mm、输出镜透过率为10%、重复频率为50 k Hz时,设计的激光器基频光平均功率为18. 98 W,倍频光平均功率为2. 22 W,与仿真结论一致。     

俄“和平”号空间站将于3月6日坠入太平洋

美国防部2000年12月27日宣布,2001财年将拨款860万美元,用于支持能加速高能激光武器研制的各种相关技术的研究。目前,专门负责这一项目的高能激光器联合技术办公室已从56项竞争提案中选定19项准备投资。被选定的方案将对各种高能激光武器的相关技术和物理特性进行广泛深入的探索,其中包括化学激光器、固态激光器、自由电子激光器、自适应光学,     

电激励HF/DF化学激光器放电管管径优化实验研究

减小现有电激励HF/DF化学激光器放电管的内径有利于多模块集成,并可能有利于提高激光器性能.对内径分别为28mm、20mm、16mm的三种放电管的辉光放电特性及激光器运行参数进行了实验研究.注入NF3后,三种放电管中等离子体发生了不同程度的收缩现象.内径20mm放电管收缩比率最小,而且总耗气量最低,激光器输出功率和电光...     

基于体布拉格光栅的波束合成技术研究及实现

探讨实现激光波束合成的新方法,分析体布拉格光栅作为激光波束引导器的可行性,基于Kogelnik耦合波理论,着重讨论了影响体布拉格光栅衍射效率的波长选择性和角度选择性因素。实验上给出布拉格光栅的具体制作过程,利用透射式体布拉格光栅完成了2束不同波长的激光并束、2束同种波长的激光并束实验,验证了利用布拉格光栅进行并束的可行性。为了实际中应用的方便,提出在晶体内部利用90°配置设计特定角度的布拉格光栅,让激光垂直照射晶体表面,即可满足布拉格角度入射,改良并束光路,简化理论计算,提高并束效率。     

自由旋涡气动窗口非对称喷管的设计

对于高能激光器来说 ,晶体材料输出窗口因吸收致热而无法正常工作。自由旋涡气动窗口利用超音速自由旋涡来密封低压的激光腔。本文提出了确定气动窗口所需自由旋涡气动特性的过程 ,讨论了特征线方法在非对称超音速喷管设计中的应用 ,该喷管被用来产生自由旋涡流动。     

一种基于串联谐振型变换器的激光电源设计

激光器电源是激光器装置的重要组成部分,其泵浦方式分为光激励、放电激励、能量激励等,均必须配有相适应的供电电源。基于脉冲式固体激光器中负载是气体放电器件的激光电源,设计了一种带有预燃放电功能的半桥LCC串联谐振逆变电路,可实现每次点灯不必使用高压触发脉冲,避免触发高压的电磁辐射干扰。使得当灯处于低阻状态时,电容器上的能量能更有效地转换成光能。整体电源设计结构简单,可靠性高,可满足激光器对电源稳态工作的要求,在应用预燃电路后,激光输出能量可提高10%。     

HYLTE与TRIP喷管在大功率氟化氘激光器中的应用对比分析

简述了燃烧驱动大功率连续波DF化学激光器的发展现状。比较了HYLTE与TRIP两种喷管的结构参数,总结了两种喷管的性能差异。采用数值模拟手段,参考相关试验数据,计算了典型增益分布对应的共焦非稳腔输出光束模式。从大功率DF激光器研制存在的光斑均匀性和腔镜负载两个难题的角度,结合喷管制造工艺要求,认为HYLTE喷管较TRIP喷管更适用于大功率DF激光器。     

组合激光作用下CdS探测器破坏阈值实验研究

采用组合激光(即响应波段内532nm激光和响应波段外1319nm激光)对光导型CdS探测器进行辐照,测量了CdS探测器的破坏阈值。当1319nm激光辐照功率密度保持不变时,波段内激光的加入明显缩短了CdS探测器被破坏时激光所需的辐照时间,并且随着532nm激光功率密度的不断增大,辐照时间先减少后增加;当1319nm激光辐照时间保持不变时,随着532nm激光功率密度的增大,CdS探测器被破坏所需的1319nm激光功率密度先减小后增大,但恢复值仍比没有532nm激光加入时要小,说明了波段内激光的增强作用。上述两种变化趋势与相同条件下探测器的电压响应变化规律一致。     

皮秒脉冲泵浦的高功率超连续谱光源

实验研究利用皮秒脉冲泵浦光子晶体光纤产生高功率超连续谱输出,探讨制作高功率全光纤超连续谱光源的关键技术,分析不同结构皮秒脉冲光纤激光器泵浦光子晶体光纤产生超连续谱的优缺点.应用重复频率倍增技术降低激光器自身的非线性效应,得到性能参数合适的高功率皮秒脉冲光纤激光器;采用后处理技术将光子晶体光纤输入端扩芯后与双包层光纤进行...     

Impact of atmospheric turbulence on coherent beam combining for laser weapon systems

The performance of a laser weapon system based on coherent beam combining (CBC) depends on its propagation properties in the atmosphere. In this study, an analytical model based on partial coherent beam combining (PCBC) for assumed coherence coefficients between beams in a CBC lattice was developed. The Kolmogorov model of atmospheric turbulence and the Hufnagel-Valley model of Cn2 dependence on atmospheric parameters were implemented. Novel simplified metrics were proposed to assess the CBC performance. Several beam profiles (super-Gaussian, truncated Gaussian, etc.) and ge-ometries were analyzed in terms of maximal intensity in the far field. An approximate formula for PCBC efficiency dependent on the Fried radius was proposed. The results of CBC modeling were compared to those of the Gaussian beam propagation model in a turbulent atmosphere. The dependence of CBC performance on the Cn2 parameter, range, and elevation angle was analyzed. It could be concluded that the application of CBC for medium and long range propagation is impractical without an effective adaptive optics system.     

小口径炮激光模拟器光束传输特性的研究

本文采用多横模振荡模型,对小口径炮激光模拟器光束传输特性进行了分析,导出了射程及光斑大小与激光功率、探测器阈值辐照度、光学系统及大气衰减的关系。并根据现有条件用计算机进行了计算,给出了激光传输过程中光斑分布的理论曲线。在此基础上进行了实地测量,实验值与理论曲线基本吻合。本文对激光模拟器的研制和应用具有一定的参考价值。