连续抽运Nd_YAG激光高重频电光调Q研究_宁国斌
第28卷第4期长春理工大学学报
Vo l 128No 142005年12月
Journal of Changchun University of Science and Technol ogy
D ec.2005
收稿日期:2005-04-22 基金项目:兵器工业总公司预研基金 作者简介:宁国斌,男(1947-),教授,主要从事激光技术研究工作。
连续抽运Nd:Y AG 激光高重频电光调Q 研究
宁国斌 梁伟
(长春理工大学 科技开发中心,长春 130022)
摘 要:介绍了在连续闪光灯抽运的Nd:Y AG 激光器中应用电光调Q 技术,实现了重复频率1～5kHz 的窄脉冲激光输出,脉冲宽度14～15ns,为连续、准连续抽运的Nd:Y AG 激光器提供一种新的调Q 技术。关键词:连续抽运;Nd:Y AG 激光器;电光调Q;高重频中图分类号:T N24811 文献标识码:A
文章编号:1672-9870(2005)04-0010-03
The study of hi gh -repetiti ve frequency electroopti cal
Q -swith of conti n uous Nd:YAG l aser
N I N Guobin L I AN G W ei
(R esea rch centure Changchun U niversity of science and technolegy,Changchun .130022)
Abstract:W e app lied electr oop tical Q -s witch t o continuous flash la mp pu mped Nd:Y AG laser and obtained narr ow
pulse laser out put,which repetitive frequency was 1～5kHz and pulse -width was 14～15ns .The devel opment p r ovide a ne w Q -s with technique for continuous and quasi -continuous Nd:Y AG laser .
Key words:continuous pu mp;Nd:Y AG laser;electr oop tical Q -s with;high -repetitive frequency
在激光窄脉冲技术中,通常对连续固体激光器采用声光调Q 技术,对脉冲固体激光器采用电光调Q 技术。声光调Q 激光器输出的激光脉冲宽度,大约在100～300ns
[1]
,电光调Q 激光器输出的激
光脉冲宽度在10ns 左右。前者装置比较复杂,使用不方便,且容易产生热效应等不利因素,调Q
效果欠理想。后者结构简单,插入损耗较小,调节方便,稳定可靠。为克服声光调Q 激光器的上述不足,目前已有人在研究提高声光衍射效率的技术
[2]
,以期改善声光调Q 质量。本文则从更换调
Q 技术的角度,探索改善连续固体激光器调Q 质
量的可行性。
电光晶体能够响应频率为1010
次/秒的电场变化,利用电光效应制成的高速电光快门,其理论上的开关时间可达10
-10
秒
[2]
。可见,电光晶体的开
关时间,要远小于激光器谐振腔内激光脉冲建立时间。谐振腔内光场的有限建立时间和重新抽运到粒
子数反转所需要的时间决定了Q 开关激光器可达到的重复频率的上限。对于Nd:Y AG 激光器,其调Q 最高重复频率约为50～100kHz 。显然,应用
电光效应制成的电光快门其开关重复频率高于Q 开关Nd:Y AG 激光器最高重复频率的上限。这种情况为电光调Q 技术应用于连续固体激光器提供了可能。
本文在分析连续抽运Nd:Y AG 激光器四能级系统的速率方程基础上,对连续氪灯抽运Nd:Y AG 激光进行高重频电光调Q 的实验研究,在连续Nd:Y AG 激光器中实现了重复率为1～5kHz 的电光
调Q 窄脉冲激光输出,并且在脉冲宽度1～6m s 的准连续Nd:Y AG 激光器中,应用高重频电光调Q 技术,获得了1～6个窄脉冲串,每一个脉冲串,有1～5个窄脉冲。
1 连续抽运高重复率调制阈值
对于Nd:Y AG 激光器,在连续抽运速率和自发衰减的影响下,谐振腔低Q 值的时间内,反转粒子数n 2由下述方程表示:
d n 2d t =w p (n tot -n 2)-n 2
τd
(1)
式中,
第4期宁国斌等:连续抽运Nd:Y AG 激光高重频电光调Q 研究
n tot =n 0+n 2
(2)τd 为自发衰减时间,n 0为工作物质基态粒子数。在n 2νn tot 时,解方程(1)得:
n 2(t )=n ∞-(n ∞-n f )exp (-1τd
)(3)式中,n ∞=w p τd n tot 为当t 大于自发衰减时间τd 时
n 2的渐近值。n f 为调Q 脉冲形成后的剩余反转粒
子数。Q 开关重复率为f 时,调Q 脉冲之间建立反转粒子数的最大时间为t =1/f ,所以反转粒子数为:
n 2=n ∞-(n ∞-n f )exp (-
1
τd f
)(4)
式(4)给出反转粒子数历经每一Q 开关周期后的
初始数值。这个初始数值与调Q 重复率f 有关,如
图1 初始反转粒子数与调Q 重复频率f 的关系
图1所示。当f <1/τd ,n 2周期地由前一次剩余反转粒子数n ″f 升高到n ∞,当f >1/τd 时,n 2周期地由前一周期剩余反转粒子数n ′f 升高到n j 。
W agner 等人关于单个Q 开关脉冲的理论,同
样适用于连续抽运Nd:Y AG 调Q 激光器系统。由方程(4)所描述的反转粒子数随时间周期性变化,在每一周期内,满足调Q 的速率方程为:
d
Φd t =Φ(c σn 2l l ′-εt R
)(5)d n 2
d t
=-Φn 2σc (6)
式中,l ′、l 分别为谐振腔长和Nd:Y AG 棒长度。t R =2l ′/c ,表示光子在谐振腔内的往返时间。
ε=-ln R 1+α+ξ(t ),为激光在谐振腔内每次往返的损耗,其中第一项为耦合损耗,第二项包含散射、衍射、吸收等损耗,ξ(t )表示Q 开关引入的腔损耗。
当d Φ/d t =0时,由(5)式可以解出阈值反转粒子数:
n t =
l ′εlc
σt R (7)
取(5)式和(6)式的商,并消去方程中的时间
参数,得
d Φd n 2=-l
l ′(1-n t n 2
)(8)
积分(8)式,并取n 2(t )
=n t ,可以得到腔内
最大光子密度:
Φm ax =l l ′(n t ln n t
n i
+n i -n t )
(9)在光子衰减的寿命时间τc =t R /
ε内,腔内峰值功率为:
P peak =
Φm ax S lhv
τc
(10)式中S 是Nd:Y AG 棒横截面。将(10)式乘以透过率因子ln (1/R 1)/ε,得到谐振腔输出的峰值功
率为
P m ax =
l V hv l ’
t R
ln i -n t (1+ln n i n t )]ln 1
R 1。(11)
由(9)式、(11)式可以看出,当激光器的阈值
反转粒子数n t 与初始反转粒子数n i 相当时,谐振腔内没有光子积累,谐振腔没有激光输出。在n t 降到最低时,腔内积累光子最多,谐振腔所输出的激光功率最大。由(7)式和图1可知,正是电光效应所引入的腔损耗ξ(t )高重复率地周期变化,
使n t 在n ″f 与n ∞或n ′f 与n j 之间高频振荡,从而
实现了谐振腔高重复率地输出最大功率的激光。
2 连续激光高重频电光调Q 实验
为探索连续固体激光器电光调Q 的可行性,本文对连续氪灯抽运的Nd:Y AG 激光器进行了电光调Q 实验,其背景如下:
Nd:Y AG 介质的直径为<=6mm ,长l =75mm ,阈值抽运电功率为019k W 。谐振腔为平凹腔,平面输出镜反射率R 1=85%,凹面全反射镜曲率半径为2000mm ,反射率R =100%,谐振腔长l ′=500mm 。连续抽运Nd:Y AG 高重复率电光调Q 激光器装置如图2(a )所示。
图2 (a )连续抽运高重复频率电光调Q 激光器
当激光器为两膜一棒时,实验测得其所输出的
连续激光功率与抽运输入功率的关系曲线如图2(b )所示。由该功率关系曲线不难发现,当抽运
1
1
长春理工大学学报2005年
图2 (b)N d:Y AG激光器输出功率与抽运功率的关系功率为215k W时,所输出的连续激光的功率为21W。为了观察方便,实验中用KTP晶体倍频器,对波长为1106μm的激光倍频,这时可观察到有波长为0153μm的连续激光输出。在将布儒斯特偏振片和K D3P调Q晶体置入谐振腔内,并进行适当调节,使谐振腔内振荡的激光转化为线偏振光后,绕Nd:Y AG激光棒轴线旋转布儒斯特偏振片,当旋转至某一角度时,激光器输出达到最大;再继续旋转偏振片至某一位置,激光器输出则变为最小,这时在偏振片反射方向上可测得有近418W的激光,并且随氪灯注入电功率的增加此值亦增大。实验发现,其他条件变化,对应于发生最大损耗的偏振片绕轴角度也在变。由于损耗特别严重,以至于从KTP倍频器件上几乎观察不到有绿光的输出。而在抽运电功率恒定的情况下,激光器输出的激光功率和激光模式基本上不变。在K D3P调Q晶体上施加重复率为1kHz的λ/4电压并使其处于退压开门工作方式下,这时可观察到倍频器件输出较亮的波长为0153μm的激光,并测得激光脉冲宽度为19～22ns,输出平均功率430mW。这表明确有调Q 现象发生,实现了对连续抽运Nd:Y AG激光的高重复率电光调Q。
经分析,将调Q晶体K D3P和偏振片放入谐振腔内进行调Q时,所产生的较大损耗,并且多模输出,基本上是由热效应产生的退偏现象造成的。经偏振片起偏的线偏振光,通过由热效应产生双折射特性的Nd:Y AG棒传输时,线偏振光退变为椭圆偏振光。当椭圆偏振光由腔镜反射通过偏振片时被起偏,p支被反射离开谐振腔,s支则透过,并在谐振腔内振荡。s支激光通过Nd:Y AG棒被放大并同时退变为椭圆偏振光,再次通过偏振片时又被起偏,p支被损耗掉,s支透过。这意味着激光在谐振腔内每往返一次,其光能损耗近一半,大部分反转粒子消耗在退偏中,致使激光器一直工作在高阈值状态。激光在谐振腔内经多次往返振荡后,激光器一直保持在阈值附近工作。实验发现,随抽运功率变化,退偏损耗和输出模式随之变化,在抽运功率确定的条件下,通过旋转偏振片,可以获得最大激光输出,但仍是多模的。
为了获得窄脉冲和基模激光输出,在谐振腔内放入λ/4波片,此双波片和K D3P调Q晶体构成退压开门式开关,并且具有选模作用。图3所示的是双λ/4波片退压开门式高重复率电光调Q激光器
。
图3 高重频率电光调Q激光器
图3中谐振腔输出镜M
1
为平面镜,其反射率R1=85%,全反射镜M2的曲率半径为2000mm的凹面反射镜,腔长l′=500mm。在偏振片与Nd: Y AG棒之间、Nd:Y AG棒与M1之间放置λ/4波片。利用功率场效应晶体管高压调Q电路控制高重复频率开关。这种电路提供电脉冲的电压为0～5000V,电脉冲前沿为5ns左右。当图3所示的激光器开始工作后,对K D3P调Q晶体施加3700～4000V的电压,激光器处于关门工作状态,不输出
调Q激光脉冲。在谐振腔内,M
2
与左边的λ/4波
片之间和Nd:Y AG右边的λ/4波片与M
1
之间传输的是线偏振光,Nd:Y AG棒中振荡的是圆偏振光。这样有利于基模的选取。退掉K D3P调Q晶体上的λ/4电压后,激光器处于开门工作状态。为了减小热效应的损耗起伏,利用图3的装置,在抽运功率确定的条件下,通过改变调Q晶体上的电压,能获得可调的激光输出功率
。
图4 调Q激光脉冲波形
在抽运电功率仍然为215k W,激光器输出的连续激光功率为2019W。对循环冷却水进行制冷,确保谐振腔内的温度基本恒定。将K D3P调Q晶
(下转第15页)
21
第4期谢浩锐等:
选择氧化工艺在垂直腔面发射激光器中的应用
图5 氧化速率与气流量的关系曲线
生的反应是固相的A l 0198Ga 0102A s 与沿反应后的
A l 0198Ga 0102A s 层输运进来的H 2O 在A l 0198Ga 0102A s 层界面处进行的。当气体流量小时,A l 0198Ga 0102A s 层的氧化速率取决于到达A l 0198Ga 0102A s 层界面处的H 2O 量,即与携带气体的流量有关。而当气体流量足够大时,氧化速率就由A l 0198Ga 0102A s 与H 2O 的反应速率决定了,因为反应速率的大小只取决于温度的变化,因而再增加气流量也不能增加反应速率。
4 结论
氧化时并不是温度越高、氧化速率越快越好,
温度太高会对外延片产生破坏,速率太快则难以控
制所需的氧化深度,通过研究时间、温度、气流量等诸因素对A l 0198Ga 0102A s 层氧化深度、氧化速率的影响,综合考虑各因素得到最佳氧化条件:温度为420℃、氧化载气的气体流量为116L /m in,此时的
氧化速率为0158
μm /m in 。实验中还发现适当含量的Ga (2%左右)对于氧化的均匀性和控制氧化速率起着重要的作用,光刻的图形尺寸对氧化的最终质量亦有关键影响,以及氧化层的厚度也是一个重要影响因素。这些对VCSE L 的研究及生产具有重
要的指导意义。
参考文献
[1]赵英杰,刘文莉,李林,等.VCSE L 氧化物限制工艺
研究[J ],长春理工大学学报,2004,27(1):56-58.
[2]Dallesasse J M ,E I -Zein N,Hol onyak N.
Envir on men 2
tal degradati on of A lxGa1-x A s/Ga A s quantu m -well het 2
er ostructures [J ].J.App l .
Phys .,1990,68(5):
2235.
[3]P AN Zhong,ZHANG Yi,DU Yun,et al .
Stability i m 2
p r ove ment of selective oxidati on during the fabricati on of I nGaA s/Ga A s vertical cavity surface e m itting laser [J ].Jpn .J.App l .Phys .,1998,37:3673-3675.[4]张益,潘钟,杜云,等.A l A s 选择性湿氮氧化的工艺
条件对氧化速率的影响[J ].半导体学报,1999,20
(3):260-264.
(上接第12页)
体和偏振片置入谐振腔内,如图3所示。当重复频率为冲波形如图4所示,算得相应的调Q 激光脉冲峰值功率为0122mW 。调Q 重复率增加时,输出平均功率也增加,当重复率等于5kHz 时,输出平均功率为718W 。在连续抽运功率确定的条件下,调Q 激光器输出平均功率与调Q 重复率的关系如图5所示
。
图5 调Q 激光器输出平均功率与调Q 重复频率之间
的关系
3 结束语
对调Q 理论的分析和连续抽运Nd:Y AG 激光
器1kHz 的电光调Q 晶体工作时,测得输出平均功率为314W ,调Q 激光脉冲宽度为14～15ns,激光脉高重复率电光调Q 的实验研究表明,电光调Q 技术可以应用于连续Nd:Y AG 激光器中,能获得高重复率窄脉冲激光。还可以应用于准连续Nd:Y AG 激光器中,可获得高重频窄脉冲串激光。研究工作是在抽运功率固定的条件下进行的。当重复率为1kHz 时,调Q 激光脉冲幅值基本上是稳定的;当重复率增高时,调Q 激光脉冲幅值开始出现微小抖动。
参考文献
[1]克希奈尔W.固体激光工程[M ].华光译.北京:科
学出版社,1983:459.
[2]刘红,朱一峰,王莉鹏.高效声光调制器研究[J ].
长春理工大学学报,2004,27(4):70-71.
[3]蒋民华.晶体物理[M ].济南:山东科学出版社,
1980:381.
5
1
激光脉冲的平均功率和功率， 设脉冲激光器输出的单个脉冲持续时间（脉冲宽度）为：t,（实际为FWHM宽度） 单个脉冲的能量：E, 输出激光的脉冲重复周期为：T, 那么,激光脉冲的平均功率Pav = E/T,（即在一个重复周期内的单位时间输出的能量） 脉冲激光讲峰值功率（peak power）Ppk = E/t 能量密度=（单脉冲能量*所用频率）/光斑面积算 通常也用单位时间内的总能量除以光斑面积 峰值功率=脉冲能量除以脉宽 平均功率=脉冲能量*重复频率（每秒钟脉冲的个数） 脉冲激光器的能量换算 脉冲激光器的发射激光是不连续，一般以高重频脉冲间隔发射。发射能量以功的单位焦耳J） 计，即每次脉冲做功多少焦耳。 连续激光器发射的能量以功率单位瓦特（W）计量，即每秒钟做功多少焦耳，表示单位时间内 做功多少。 瓦和焦耳的关系：1W=1J/秒。 一台脉冲激光器，脉冲发射能量是1焦耳/次，脉冲频率是50Hz,则每秒钟发射激光50次，每秒钟内做功的平均功率为：50X 1焦耳=50焦耳，所以，平均功率就换算为50瓦。再举例 说明峰值功率的计算，一台绿光脉冲激光器，脉冲能量是0.14mJ/次，每次脉宽20 ns,脉冲 频率100kHz， 平均功率为：0.14mJ X 100k=14J/s=14W，即平均功率为14瓦；峰值功率是每次脉冲能量与脉宽之比，即 峰值功率：0.14mJ/20ns=7000W=7kW，峰值功率为7千瓦。 要想知道镜片的脉冲激光损伤阈值是否在承受极限内，既要计算脉冲激光的峰值功率，也要计算脉冲激光的平均功率，综合考虑。 如某ZnSe镜片的激光损伤阈值时是500MW/cm2,使用在一台脉冲激光器中，脉冲激光器的 脉冲能量是10J/cm2，脉宽10ns，频率50kHz。首先，计算平均功率：10J/cm2 X 50kHz =0.5MW/cm2 其次，再计算峰值功率：10J/cm2 / 10ns = 1000MW/cm2 从脉冲激光器的平均功率看，该镜片是能承受不被损伤的，但从脉冲激光器的峰值功率看， 是大于该镜片的激光损伤阈值的。所以，综合判断，该ZnSe镜片不宜用于此脉冲激光器。如果有条件，对脉冲激光器镜片，应当分别测试平均功率和峰值功率的激光损伤阈值。 Ave. Power :平均功率Pulse energy :脉冲能量Pulse Width :脉宽Peak Power:峰值功率Rep. Rate :脉冲频率ps：皮秒，10-12 S ns：纳秒，10-9S M: 兆, 106 J:焦耳W:瓦 氙灯作为激光设备一个常用光源，通常被人们也叫做激光氙灯、脉冲氙灯。氙灯是一 种填充氙气的光电管或闪光电灯。氙气化学性质不活泼，不能燃烧，也不助燃。是天然的稀
高重频双波长复合干扰激光器设计* 叶庆1，范一松1 2，王磊1，卞进田1 （1. 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；2.中国科学院安徽光学精密机械研究所 安徽光子器件与材料省级实验室 安徽 合肥 230031） 摘要：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验证实验表明：当KTP 晶体长度为12mm ，输出镜透过率为10%，重复频率为50kHz 时，设计的激光器基频光平均功率为18.98W ，倍频光平均功率为2.22W ，与仿真结论一致。 关键词：固体激光器；双波长复合输出；高重频；仿真与实验 中图分类号：TN242 文献标志码：A 文章编号： Design of the Dual-wavelength Composite Jamming Laser with High-repetitive Frequency YE Qing 1, FAN Yisong 1 2, WANG Lei 1, BIAN Jintian 1 (1. State Key Laboratory of pulsed power laser technology, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China ；2.Anhui Provincial Key Laboratory of Photonic Devices and Materials, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China) Abstract: In order to solve the contradiction between high repetition rate of fundamental wave (FW) and high average power of second-harmonic wave (SHW), a new 1064nm/532nm dual-wavelength composite jamming laser with high-repetitive frequency was designed. Firstly, the composite output characteristics of the laser were obtained by the static analysis of t he pump source’s efficiency, heat and force distribution of crystal, and the Gauss mode of laser. Then, the influence on the dual-wavelength composite output was analyzed by changing the Q-switching frequency, the length of the second harmonic generation (SHG) crystal and by simulating the thermal effect of SHG crystal. It is found that the high frequency of FW should be satisfied first, and the output power of SHW can be improved by optimizing the length of the SHG crystal and controlling the temperature of SHG crystal under the condition of the constant pumping power and the structure of the resonator. Finally, the simulation conclusion was verified by experiment. The experimental results show that when the length of KTP crystal is chosen as 12mm, the transmissivity of the output mirror is fixed to 10%, and the Q-switching frequency is selected as 50KHz, the average output power of the FW is 18.98W, and the average power of the output of SHW is 2.22W. Keywords: solid-state laser; dual-wavelength composite output; high-repetitive frequency; simulation and experiment *收稿日期：2018-01-15 基金项目：脉冲功率激光技术国家重点实验室主任基金资助项目（SKL2015ZR01） 作者简介：叶庆（1981－），男，四川泸州人，博士，助理研究员，E-mail ：yeqing0518@https://www.360docs.net/doc/e317833987.html, 范一松（通信作者），男，安徽萧县人，硕士，工程师，E-mail ：fan_ys01@https://www.360docs.net/doc/e317833987.html,. 1064nm 和532nm 的双波长全固态激光器在激光清洗、激光医疗、激光探测等领域具有重要的应用价值[1-3]。不同的应用领域对激光器的性能指标要求不同，在激光对抗领域首先需要两路激光同时输出，从而减少干扰激光器的数量以提高设备的紧凑性[4]，其次需要532nm 倍频激光平均功率尽可能大，以饱和干扰电视成像侦察与制导系统，1064nm 基频激光频率应尽可能高，以对抗基于波门识别原理的激光测距或半主动制导系统[5-7]。
实验十电光调制 一、实验目的： 1.了解电光调制的工作原理及相关特性； 2.掌握电光晶体性能参数的测量方法； 二、实验原理简介： 某些光学介质受到外电场作用时，它的折射率将随着外电场变化，介电系数和折射率都与方向有关，在光学性质上变为各向异性，这就是电光效应。 电光效应有两种，一种是折射率的变化量与外电场强度的一次方成比例，称为泡克耳斯（Pockels）效应；另一种是折射率的变化量与外电场强度的二次方成比例，称为克尔（Kerr）效应。利用克尔效应制成的调制器，称为克尔盒，其中的光学介质为具有电光效应的液体有机化合物。利用泡克耳斯效应制成的调制器，称为泡克耳斯盒，其中的光学介质为非中心对称的压电晶体。泡克耳斯盒又有纵向调制器和横向调制器两种，图1是几种电光调制器的基本结构形式。 图1：几种电光调制器的基本结构形式 a) 克尔盒 b) 纵调的泡克耳斯盒 c) 横调的泡克耳斯盒
当不给克尔盒加电压时，盒中的介质是透明的，各向同性的非偏振光经过P后变为振动方向平行P光轴的平面偏振光。通过克尔盒时不改变振动方向。到达Q时，因光的振动方向垂直于Q光轴而被阻挡（P、Q分别为起偏器和检偏器，安装时，它们的光轴彼此垂直。），所以Q没有光输出；给克尔盒加以电压时，盒中的介质则因有外电场的作用而具有单轴晶体的光学性质，光轴的方向平行于电场。这时，通过它的平面偏振光则改变其振动方向。所以，经过起偏器P产生的平面偏振光，通过克尔盒后，振动方向就不再与Q光轴垂直，而是在Q光轴方向上有光振动的分量，所以，此时Q就有光输出了。Q的光输出强弱，与盒中的介质性质、几何尺寸、外加电压大小等因素有关。对于结构已确定的克尔盒来说，如果外加电压是周期性变化的，则Q的光输出必然也是周期性变化的。由此即实现了对光的调制。 泡克耳斯盒里所装的是具有泡克耳斯效应的电光晶体，它的自然状态就有单轴晶体的光学性质，安装时，使晶体的光轴平行于入射光线。因此，纵向调制的泡克耳斯盒，电场平行于光轴，横向调制的泡克耳斯盒，电场垂直于光轴。二者比较，横调的两电极间距离短，所需的电压低，而且可采用两块相同的晶体来补偿因温度因素所引起的自然双折射，但横调的泡克耳斯盒的调制效果不如纵调的好，目前这两种形式的器件都很常用。 图2：纵调的泡克耳斯电光调制器 图2为纵调的泡克耳斯电光调制器。在不给泡克耳斯盒加电压时，由于P产生的平面偏振光平行于光轴方向入射于晶体，所以它在晶体中不产生双折射，也不分解为o、e光。当光离开晶体达到Q时，光的振动方向没变，仍平行于M。因M垂直于N，故入射光被Q完全阻挡，Q无光输出。 当给泡克耳斯盒加以电压时，电场会使晶体感应出一个新的光轴OG。OG的方向发生于同电场方向相垂直的平面内。由于这种电感应，便使晶体产生了一个附加的各向异性。使晶体对于振动方向平行于OG和垂直于OG的两种偏振光的折射率不同，因此这两种光在晶体中传播速度也就不同。当它们达到晶体的出射端时，它们之间则存在着一定的相位差。合成后，总光线的振动方向就不再与Q的光轴N垂直，而是在N方向上有分量，因此，这时Q则有光输出。泡克耳斯效应的时间响应也特别快，而且φ与U成线性关系，所以多用泡克耳斯盒来作电光调制器。
第40卷第8期红外与激光工程2011年8月Vol.40No.8Infrared and Laser Engineering Aug.2011 高精度高重频脉冲激光测距系统 纪荣祎，赵长明，任学成 (北京理工大学光电学院，北京100081) 摘要：在三维激光扫描探测系统中，激光测距的测量重频和测量精度是影响整个系统性能的关键参数。介绍了三维激光扫描探测系统的工作特点，设计了一种以Nios II嵌入式软处理器为核心的高重频、高精度脉冲激光测距系统。通过分析影响测量重频和测距精度的因素，采用双阈值时刻鉴别方法进行计时起止时刻的鉴别，使用TDC-GP2高精度时间间隔测量芯片进行精密计时，设计了基于Nios II嵌入式软处理器的计时控制系统以提高测量重频。实验结果表明：实现了测量重频为20000次/s、测距精度为3cm的激光测距。与传统的单片机控制的计时系统相比,该系统不仅测量重频和测量精度高，且具有更好的可扩展性和灵活性。 关键词：脉冲激光测距；精密时间测量；三维激光扫描；Nios II 中图分类号：TN247文献标志码：A文章编号：1007-2276(2011)08-1461-04 High precision and high frequency pulse laser ranging system Ji Rongyi,Zhao Changming,Ren Xuecheng (School of Photoelectronics,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China) Abstract:In three-dimensional(3D)laser scanning detection system,the measurement repetition rate and measurement precision of laser ranging are the key parameters affecting the performance of the whole system.The work characteristics of3D laser scanning detection system were introduced,and a high repetition rate and high measurement precision pulse laser ranging system based on the Nios II soft-core was designed.According to the analysis of the factors which affected the repetition rate and precision of range measure,the double-threshold time discriminator was adopted to produce timing mark for the start-stop time discrimination,and the TDC-GP2high-precision interval measuring chip was used to achieve high precision on time measure.In addition,the time measure control system based on the Nios II soft-core was designed to improve the measurement repetition rate.Experimental results show that the measurement repetition rate of20000/s and the ranging precision of±3cm are https://www.360docs.net/doc/e317833987.html,pared with the traditional MCU time measure control system,the designed system owns the advantages of high repetition rate and high measurement precision,furthermore,it is more expandable and flexible. Key words:pulse laser ranging;high precision time measure;3D laser scanning;Nios II 收稿日期：2010-12-18；修订日期：2011-01-17 基金项目：国防科技工业技术基础科研项目(J172009C001) 作者简介：纪荣祎(1984-)，男，博士生，主要从事三维扫描激光探测系统的研究。Email:xiaoxiao8673@https://www.360docs.net/doc/e317833987.html,。 导师简介：赵长明(1960-)，男，教授，博士生导师，博士，主要从事新型激光器件与技术、光电子信息技术与系统方面的研究工作。 Email:zhaochm1@https://www.360docs.net/doc/e317833987.html,
光纤激光器原理 光纤激光器主要由泵浦源，耦合器，掺稀土元素光纤，谐振腔等部件构成。泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成，其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤，泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收，形成粒子数反转，受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。 光纤激光器特点 光纤激光器以光纤作为波导介质，耦合效率高，易形成高功率密度，散热效果好，无需庞大的制冷系统，具有高转换效率，低阈值， 光纤激光器原理图1: 峰值功率：脉冲激光器，顾名思义，它输出的激光是一个一个脉
冲，每单个脉冲有一个持续时间，比如说10 ns(纳秒)，一般称作单个脉冲宽度，或单个脉冲持续时间，我们用t 表示。这种激光器可以发出一连串脉冲，比如，1 秒钟发出10 个脉冲，或者有的就发出一个脉冲。这时，我们就说脉冲重复(频)率前者为10，后者为1，那么，1 秒钟发出10 个脉冲，它的脉冲重复周期为0.1 秒，而1 秒钟发出1 个脉冲，那么，它的脉冲重复周期为1 秒，我们用T 表示这个脉冲重复周期。 如果单个脉冲的能量为E，那么E/T 称作脉冲激光器的平均功率，这是在一个周期内的平均值。例如， E = 50 mJ(毫焦)，T = 0.1 秒，那么，平均功率P平均= 50 mJ/0.1 s = 500 mW。 如果用 E 除以t，即有激光输出的这段时间内的功率，一般称作峰值功率(peak power)，例如，在前面的例子中E = 50 mJ, t = 10 ns, P峰值= 50 ×10^(-3)/[10×10^(-9)] = 5×10^6 W = 5 MW(兆瓦)，由于脉冲宽度t 很小，它的峰值功率很大。 脉冲能量E=1mj 脉宽t=100ns 重复频率20-80K 脉冲持续时间T=1s/2k=？秒 平均功率P=E/T=0.001J/0.00005s=20W P峰值功率=E/t 激光的分类： 激光按波段分，可分为可见光、红外、紫外、X光、多波长可调谐，目前工业用红外及紫外激光。例如CO2激光器10.64um红外
第41卷 第5期 激光与红外V o.l41,N o.5 2011年5月 LA SER & I NFRA RED M ay,2011 文章编号:1001 5078(2011)05 0591 04 图像与信号处理 高重频激光回波信号检测新方法 郑勇辉,孙华燕 (装备指挥技术学院,北京101416) 摘 要:针对高重频激光回波探测的应用背景,提出了一种基于信号积累和大步长参数下 LMS自适应处理过程的微弱周期脉冲信号检测算法,指出脉冲信号在大步长参数下的自适应 处理中会引起滤波器估计误差和自适应权向量的反复振荡,生成较大的值,通过观察该参数的 变化,并做进一步处理,可以检测出微弱脉冲信号。仿真表明,在适合的步长参数下,该方法有 较好的检测性能,对高重频激光微弱回波信号检测有一定价值,另外还分析了脉冲形状和步长 参数对检测性能的影响,指出了步长参数选取的重要性。 关键词:大收敛因子;自适应处理;信号积累;周期脉冲信号检测;高重频;信号检测 中图分类号:TN391;TN247 文献标识码:A Ne w m ethod to detect high repetition laser ret urn signal Z H ENG Yong hu,i S UN H ua yan (A cademy o f Equ i p m ent Comm and and T echno l ogy,Be iji ng101416,Ch i na) Ab stract:A w eak per i odic pu lse s i gna l detecti on m ethod based on cohe rent accu mu lati on and least m ean square (L M S)adapti ve process w it h a l arge tap i nput vector is propo sed.The fact that a large a m plitude w ill arise to the E sti m ation E rro r under the adapti ve processi ng of a pulse si gna l w ith an appropr i a te larg e tap-i nput vector i s po inted ou t,w hich can be used to detec tw eak pu lse si gnal afte r a furt her processi ng.T oge t her w it h the coherent accu mu lati on, th i s m ethod can be adopted to de tect the weak periodic pu lse si gnals,wh i ch is of great si gn ifi cance i n t he return si gnal de tecti on of high repetiti on lase r ac tive de tecti on syste m.The resu lts of the si m ulati on suggest that the m e t hod has a nice pe rf o r m ance.T he i nfl uence o f the wave f o r m s of the pu lse si gnal and t he tap i npu t vecto r t o t he detec tion pe rf o r m ance is a lso ana l y zed,w hich revealed the i m po rtance of t he selecti on of the tap i nput vec t o r. K ey w ords:l arge tap i nput vector;adaptive process;s i gna l accumu l ation;pe ri od i c pulse s i gna l detecti on;h i gh repeti tion rate;si gna l detection 1 引 言 高重频激光探测能够捕捉高速运动的目标,而且能获得更多的目标信息,是未来激光探测的发展趋势,高重频激光微弱脉冲回波信号的检测技术因而具有重要的研究意义和应用价值。 设信号噪声为零均值高斯白噪声,当脉冲信号波形已知时,匹配滤波方法能够有效地实现信号检测,是输出信噪比最大化意义上的线性滤波器[1-2],但实际中激光脉冲回波信号波形经目标散射和大气传输后会发生畸变,匹配滤波的检测性能则会大幅度下降;高阶统计量的方法[3]可以较好地抑制掉高斯噪声,而无需信号的先验知识。但高阶统计量的算法计算量大,对硬件要求高,难以实现实时检测。本文提出了一种基于多脉冲信号累积和梯度L M S 自适应过程的微弱周期脉冲信号检测算法,并对其检测性能做了仿真与分析。 2 理论分析 2.1 信号积累 多脉冲信号积累方法的基本原理是对多个脉冲采样,将其结果依据脉冲的相对位置对应相加[4-6]。设噪声为零均值高斯白噪声,平均功率为 2,信号是幅度为A、脉冲周期为N的脉冲信号,定义信噪比 作者简介:郑勇辉(1987-),男,硕士生,主要研究方向为光电信息处理与对抗。E m ai:l yonghu i1987@163.co m 收稿日期:2011 01 15;修订日期:2011 02 19
脉冲激光器的能量换算 南京波长光电科技股份有限公司王国力 脉冲激光器的发射激光是不连续，一般以高重频脉冲间隔发射。发射能量以功的单位焦耳(J)计，即每次脉冲做功多少焦耳。 连续激光器发射的能量以功率单位瓦特(W)计量，即每秒钟做功多少焦耳，表示单位时间内做功多少。 瓦和焦耳的关系：1W=1J/秒。 一台脉冲激光器，脉冲发射能量是1焦耳/次，脉冲频率是50Hz，则每秒钟发射激光50次，每秒钟内做功的平均功率为：50X 1焦耳=50焦耳，所以，平均功率就换算为50瓦。 再举例说明峰值功率的计算，一台绿光脉冲激光器，脉冲能量是0.14mJ/次，每次脉宽20ns, 脉冲频率100kHz， 平均功率为：0.14mJ X 100k=14J/s=14W，即平均功率为14瓦； 峰值功率是每次脉冲能量与脉宽之比，即 峰值功率：0.14mJ/20ns=7000W=7kW, 峰值功率为7千瓦。 要想知道镜片的脉冲激光损伤阈值是否在承受极限内，既要计算脉冲激光的峰值功率，也要计算脉冲激光的平均功率，综合考虑。 如某ZnSe镜片的激光损伤阈值时是500MW/cm2, 使用在一台脉冲激光器中，脉冲激光器的脉冲能量是10J/cm2，脉宽10ns，频率50kHz。 首先，计算平均功率：10J/cm2 X 50kHz =0.5MW/cm2 其次，再计算峰值功率：10J/cm2 / 10ns = 1000MW/cm2 从脉冲激光器的平均功率看，该镜片是能承受不被损伤的，但从脉冲激光器的峰值功率看，是大于该镜片的激光损伤阈值的。所以，综合判断，该ZnSe 镜片不宜用于此脉冲激光器。 如果有条件，对脉冲激光器镜片，应当分别测试平均功率和峰值功率的激光损伤阈值。 Ave. Power ：平均功率 Pulse energy ：脉冲能量 Pulse Width：脉宽 Peak Power:：峰值功率 Rep. Rate ：脉冲频率 ps：皮秒，10-12 S ns：纳秒，10-9S M：兆，106 J：焦耳 W：瓦
第38卷第3期红外与激光工程2009年6月Vol.38No.3Infrared and Laser Engineering Jun.2009 星载全固态激光器的实验研究 毕进子，马秀华，陈卫标 (中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800) 摘要：激光二极管抽运的全固态激光器具有体积小、质量轻、效率高的特点，是目前星载激光雷达系统的主要发射光源。介绍了一种基于传导冷却的LD阵列侧面抽运Nd:YAG晶体的Zig蛳Zag板条激光器。板条介质能够消除棒状介质带来的一阶热聚焦和应力退偏效应。采用55个准连续激光二极管沿板条晶体长度方向均匀排列，通过柱面镜耦合进行均匀抽运。Nd:YAG晶体的散热是采用与其热膨胀系数匹配的金属热沉由光泵背面将热量传导出去。LD阵列的散热是通过紫铜热沉传导到底板，再由热管传递出去。实验中使用平凹激光谐振腔，重复频率20Hz，获得单脉冲能量大于150mJ的激光输出，脉冲宽度10ns左右，光-光转换效率大于15%。实验表明：该激光器具有在太空中应用的潜力。 关键词：星载激光器；传导冷却；LD侧面抽运；空间激光雷达 中图分类号：TN24文献标识码：A文章编号：1007-2276(2009)03-0448-04 Experimental study of space蛳borne all蛳solid蛳state laser BI Jin蛳zi，MA Xiu蛳hua，CHEN Wei蛳biao (Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Shanghai201800，China) Abstract:Diode蛳pumped solid蛳state lasers are currently main optical source of space蛳based lidar system，because of its small volume,light weight and high efficiency.A conductively cooled diode arrays side蛳pumping Nd:YAG Zig蛳Zag slab laser was introduced.The slab geometry medium could eliminate the first order thermal lensing and depolarization effects of stress of rod geometry medium.55quasi蛳cw diode bars were placed symmetrically along the length direction of slab's crystal,and coupled through a cylindrical lens,uniformly pumping.Thermal conduction of Nd:YAG crystal was done on the reverse pumping face by metal cooling heat sink.The heat dissipation of diodes arrays was conducted to bottom through heat sink,transmitted out by heat pipes.A plane蛳concave rear mirror and a flat output coupler were used as laser resonator.The pulses had been obtained with energy of150mJ,repetition frequency of20Hz,pulse width of10ns.The optical to optical conversion efficiency was more than15%. Experiment results show that this laser is capable of use in space. Key words:Space蛳borne lasers;Conductively cooled;LD side pumping;Space蛳based lidar 收稿日期：2008-08-10；修订日期：2008-10-20 基金项目：国防科技预研基金项目 作者简介：毕进子（1976-），男，山东威海人，助理研究员，主要从事空间激光器和空间光学仪器结构设计与分析等方面的研究。 Email:mnibjz@https://www.360docs.net/doc/e317833987.html,
第32卷 第3期 激光与红外Vol.32,No.3 2002年6月 LASER & INFRARED J une,2002 文章编号:100125078(2002)0320180202 高重频Nd∶ Y A G激光器的可靠性设计 侯惠民,张玉峰,姚大虎 (华北光电技术研究所,北京100015) 摘 要:为提高高重频大功率Nd∶ Y A G激光器的可靠性,在激光器的结构、聚光腔、Q开关等方面进行优化设计,使得激光器在光束质量及可靠性等方面有了很大的提高,并可满足恶劣环境 的使用要求。 关键词:高重频;光束质量;可靠性 中图分类号:TN248.1+3 文献标识码:B R eliability2design of High R epetition R ate Nd∶ YAG Laser HOU Hui2min,ZHAN G Yu2feng,YAO Da2hu (North China Research Institute of Electro2Optics,Beijing100015,China) Abstract:The optimal design of the structure,pump cavity and Q2switch of high2repetition rate and high power Nd∶Y A G laser are introdnced.It improved beam quality and reliability of laser.At the same time,it also met the need of the requirement in bad situation. K ey w ords:High2repetition rate;beam quality;reliability 1 引 言 谐振腔、聚光腔、Q开关作为激光器的核心部件,其稳定性、可靠性至关重要,本文着重介绍在这几方面进行优化设计,并应用于固体激光器生产过程中,使激光器的光束质量、可靠性得到了很大提高,并满足恶劣环境使用要求。 2 理论分析及方案选取 2.1 高频聚光腔设计 为提高泵浦均匀性,获得高的泵浦效率,通常我们选择漫反射紧包腔。实验结果表明在激光棒中贮能的分布更均匀,消除了晶体中强点,增加了“关门”能力,提高了调Q激光的输出效率。并且漫反射聚光腔具有良好的稳定性,能够长时间工作,制作工艺简单,成本低、重量轻、不易受污染等优点。在重频不高的情况下,由高注入带来的热效应通常可以通过提高冷却水流的速度以及光学补偿来克服,其光束质量受到的影响不大。但在高重频工作情况下(≥80Hz),由于冷却水冷却不均匀造成激光光斑边缘扭曲、抖动,严重情况下甚至出现强点损坏光学元件,此时无论怎样增加冷却水流速度,也很难有所改进。为此,我们通过改进聚光腔的结构设计,大大提高了高重频工作下,激光棒的冷却效果。改进后的聚光腔结构如图1所示。 将激光棒装在通冷却水的专用管中,冷却水先 图1 高频漫反射激光腔经由棒水套管冷却激光棒,再进入聚光腔中冷却灯 和腔。棒水套管采用滤紫外光玻璃,可以吸收有害 紫外辐射,管内螺旋结构使水流绕激光棒螺旋式流 动,从而达到均匀冷却,抑制激光光斑边缘抖动,改 善高频下的光束质量,并能够长期可靠运转。 2.2 Q开关设计 电光Q开关一直是激光器中的易损器件,其可 靠性已成为制约激光器寿命的关键因素,同时K D3P调Q晶体的温度敏感性对激光器在高低温环境下的工作也有不可忽视的影响。为提高其性能我 们摒弃了惯用的退压调Q工作方式,而采用升压调Q工作方式。 (1)传统的退压电路通常采用冷阴极触发管作为开关元件,晶体易损坏,寿命短。且冷阴极在工作时由于阳极加热因子超标,电路阻抗失配等原因,致使其栅极过热和变形,阳极有弧光放电,长时间工作,会出现尖叫、漏闪甚至连通,触发可靠性差。 升压调Q电路采用MOS管作为开关元件,开 关速度快,结构紧凑,受环境温度影响小,激光漏闪 率低,激光波形输出稳定,给实际应用带来很大的方 便。通过试验,适当选取电路参数,得到的激光输出 完全可达到冷阴极管作为电开关的水平。 (2)由于K D3P晶体的半波电压随温度变化而变化,为保证激光器在环境温度变化时仍能稳定工作。传统方式中,K D3P晶体置于由加热丝加热,温度传感探测器很难准确反映晶体内的温度,加热也很难做到均匀、稳定,因此效果并不理想,而且恒温电路本身易受电信号干扰,影响激光器的可靠性。 作者简介:侯惠民(1975-),男,1998年毕业于长春光学精密机械学院,1998年至今在华北光电技术研究所激光技术部从事激光技术研究。 收稿日期:2002203212
脉冲激光器的发射激光是不连续，一般以高重频脉冲间隔发射。发射能量以功的单位焦耳(J)计，即每次脉冲做功多少焦耳。 连续激光器发射的能量以功率单位瓦特(W)计量，即每秒钟做功多少焦耳，表示单位时间内做功多少。 瓦和xx的关系：1W=1J/秒。 一台脉冲激光器，脉冲发射能量是1焦耳/次，脉冲频率是50Hz，则每秒钟发射激光50次，每秒钟内做功的平均功率为：50X 1焦耳=50焦耳，所以，平均功率就换算为50瓦。 再举例说明峰值功率的计算，一台绿光脉冲激光器，脉冲能量是 0.14mJ/次，每次脉宽20ns,脉冲频率100kHz， 平均功率为： 0.14mJ X 100k=14J/s=14W，即平均功率为14瓦； 峰值功率是每次脉冲能量与脉宽之比，即 峰值功率： 0.14mJ/20ns=7000W=7kW,峰值功率为7千瓦。 要想知道镜片的脉冲激光损伤阈值是否在承受极限内，既要计算脉冲激光的峰值功率，也要计算脉冲激光的平均功率，综合考虑。 如某ZnSe镜片的激光损伤阈值时是500MW/cm2,使用在一台脉冲激光器中，脉冲激光器的脉冲能量是10J/cm2，脉宽10ns，频率50kHz。 首先，计算平均功率：10J/cm2 X 50kHz = 0.5MW/cm2 其次，再计算峰值功率： 1/ 3
从脉冲激光器的平均功率看，该镜片是能承受不被损伤的，但从脉冲激光器的峰值功率看，是大于该镜片的激光损伤阈值的。所以，综合判断，该ZnSe 镜片不宜用于此脉冲激光器。 如果有条件，对脉冲激光器镜片，应当分别测试平均功率和峰值功率的激光损伤阈值。 Ave. Power ： 平均功率 Pulse energy ： 脉冲能量 Pulse Width： 脉宽 Peak Power: 峰值功率 Rep. Rate ： 脉冲频率 ps： xx，10-12 S ns： xx，10-9S M: 兆，106 J: 2/ 3
新型全固态多波长激光器的医学应用 激光的能量在时间、空间、光谱上高度集中，使它在众多领域中得 到了广泛应用。其中，医学是应用激光技术最早、最广泛和最活 跃的一门学科。世界各国已开发出许多种不同治疗用途的激光医疗 设备，并用于临床治疗。随着半导体技术与全固态激光技术的发展和 成熟以及新的医疗手段开发的需要，我国在“国家中长期科学和技术 发展规划纲要”和863计划新材料领域“十一五”科技发展规划中提 出，“十一五”期间将以全固态激光器件与材料研究为先导，面向激光 先进制造技术、激光显示技术和激光医疗的需求，开拓全固态激光器 及其应用技术的产业应用。并在2008年“863计划新材料技术领域全 固态激光器及其应用技术”中将“全固态多波长激光眼底病治疗设 备”和“全固态激光治疗血管瘤设备”列为两个重点研究课题。这两个 课题的开展将基于全固态多波长激光技术的研究与产品开发。白晋涛，西北大学物理学系主任，陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心主任 绿、黄三波长激光技术的研究及在眼底病治疗中的应用1红、 从1961年红宝石激光视网膜凝固机在眼科中获得首次应用开始，各类激光在医学上的应用呈现出日新月异的面貌，最为瞩目的就是20世纪90年代以来新一代激光二极管（LD ）抽运的高功率全固态激光器的出现，它以体积小、能量转换效率高、寿命长、可靠性高、光束质量好、绿色环保等优点而成为新一代医用激光光源。由于人体不同组织对不同波长激光的吸收率各异，因此不同波长激光对组织的作用也不同[1]。虽然气体激光器较易获得多波长输出，但固体多波长激光器结构更紧凑、更节能环保，并能提供更大的能量输出，医用LD 抽运的全固态多波长激光器的研制在近几年内成为新的研究热点，在医学上已有逐步取代多波长气体和染料激光器的趋势，潜在的市场需求十分巨大。 全固态多波长激光的产生方法有多种，其中利用同一激光晶体中掺杂离子在不同能级跃迁下发射不同波长相干光而研制出的多波长全固态激光器，克服了以往固体激光器输出波长单一的缺陷，既可以实现单波长输出也可以实现多波长输出，满足了不同疾病的治疗需求。图1为我们研制的一种LD 侧面抽运红、绿双波长准连续激光器实验装置[2]，可实现红、绿双波长同时输出和分别输出。
第!!卷"第!期"""""""""""""""激光与红外#$%&!!，’$&! "())!年*月""""""""""""""+,-./"0"1’2/,/.34567，())! ?激光器技术? ""文章编号：8))89:);<（())!）)!9)8<<9)( 高峰值功率大能量’=>?,@激光器 王运谦8，秘国江8，杜"涛8，刘"朗8，张世文8，黄茂全( （8&华北光电技术研究所，北京8)))8:；(&山西大学光电研究所，山西太原)!)))*） 摘"要：将二极管泵浦单纵模’=>?,@激光器作为主振荡器，三级灯泵’=>?,@放大器及-A- 相位共轭镜组成双通放大BCD,系统，经两个放大单元的行波放大，实现能量达*&:<4，脉宽 !&*6E，束散角8&;FGH=，重复频率8)IJ激光输出，峰值功率达8&<(@K。 关键词：高峰值功率；-A-相位共轭；退偏补偿；BCD,系统 中图分类号：L’(M<&8"""文献标识码：, !">#$%&’()*+,-./,0.1)’213+)*’4"&’*0)54)*06 K,’@?569NOH68&A1@5$9POH6Q8，3R LH$8，+1R+H6Q8，SI,’@-TO U V768，IR,’@BH$9N5H6( （8&’$GWT XTO6H/7E7HGYT16EWOW5W7$Z.%7YWG$9C[WOYE，A7OPO6Q8)))8:，XTO6H； (&-TH6\O R6O]7GEOW^.%7YWG$U C[WOYE16EWOW5W7，LHO^5H6)!)))*，XTO6H） $7(-*’8-：,=$5_%79[HEE Y$6ZOQ5GHWO$6$Z BCD,E^EW7F OE G7H%OJ7=_^H=O$=7[5F[7=，EO6Q%7%$6QOW5=O6H%F$=7’=> ?,@FHEW7G$EYO%%HW$G H6=WTG77Z%HET9%HF[9[5F[7=?,@HF[%OZO7GE VOWT H[THE7Y$6P5QHWO6Q EWOF5%HW7=9_GO%%$5O69 EYHWW7GO6Q Y7%%&,ZW7G EO6Q%7U[HEE HF[%OZO7GO6Q$Z WV$HF[%OZO7G Y7%%E，WT7%HE7G$5W[5W767GQ^$Z*&:<4，[5%E7=5GHWO$6 $Z!&*6E，=O]7GQ76Y^H6Q%7$Z8&;FGH=H6=8)IJ G7[7WOWO$6GHW7，WT7[7H‘[$V7G OE8&<(@K& 9)6+3*"(：TOQT[7H‘[$V7G；-A-[THE7Y$6P5QHWO$6；=7[$%HGOJHWO$6Y$F[76EHWO$6；BCD,E^EW7F& 8"前"言 激光系统中各类热畸变、退偏效应以及激活介质材料缺陷等造成激光光束质量降低，限制了峰值功率的提高和大能量的产生。各种光学元器件的光学不均匀性，泵浦不均匀性和增益不均匀性，也会导致光学畸变（包括相位畸变和振幅畸变）。传统的多纵模激光技术，难以获得近衍射极限的光束质量。 基于受激布里渊散射（简称-A-）的光学相位共轭技术，已被广泛用于补偿由激光介质引起的波前畸变，利用光束二次或偶数次反向通过同一激活介质，使光路中的相位畸变得到矫正或改善，能够补偿激活介质热透镜、热致双折射及各种不均匀性造成的光学畸变，是一种获得近衍射极限高光束质量激光输出的有效途径。 但相位共轭技术不能补偿激活介质热致退偏问题［8］。在我们的研究中，将二极管泵浦单纵模’=>?,@激光器作为主振荡器，以-A-相位共轭技术通过双通放大补偿热透镜效应，采用光学性能一致的两根?,@棒中间加a)b旋光器及结合像传递技术补偿热退偏效应，实现大能量高光束质量激光输出。 ("采取的技术方案 将半导体泵浦的单纵模’=>?,@激光器作为主振荡器，三级灯泵的’=>?,@放大器及-A-相位共扼镜组成双通放大BCD,（BHEW7G$EYO%%HW$G[$V7G HF[%OZO7G）系统作为预放大器，利用第一放大单元和第二放大单元构成功率放大系统进行行波放大，解决像传递、热退偏，以及消除激光器自激等主要技术难题，完成一套高重频大能量激光系统。 ""作者简介：王运谦（8a**U），男，华北光电技术研究所高级工程师，主要从事激光技术研究。 收稿日期：())!9)(9(8 万方数据