高能量紫外激光的脉冲宽度控制方法研究

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紫外超短脉冲激光放大过程中脉宽压缩的方案设计

紫外超短脉冲激光放大过程中脉宽压缩的方案设计

紫 外 超 短 脉 冲 激 光 放 大 过 程 中脉 宽 压 缩 的 方 案 设 计
徐永生, 汤秀章, 张 骥, 王雷剑, 张海峰
( 国原 子 能 科 学 研 究 院 , 京 l 2 1 ) 中 北 O 4 3
摘 要 : 采用 放 电 泵 浦 Kr F准 分 子 激 光 放 大 器 放 大 波 长 为 2 8 4n 的 紫 外 超 短 脉 冲 激 光 。对 于 能 量 4 . m 为 0 7mJ脉 宽 为 5 0f . 、 5 s的输 入 脉 冲 , 光 束 直 径 保 持 1 在 0mm 不 变 的条 件 下 , 量 放 大 到 1 , 宽 展 宽 到 能 5mJ 脉 12 0f。 为 了压 缩 输 出 脉 冲 宽度 , 析 了群 速 度 色 散 和 自相 位 调 制 效 应 对 脉 宽 展 宽 的 影 响 。利 用 棱 镜 对 , 0 s 分 采 用 4种 不 同 的 实 验 方 案 对 脉 冲 引 入 负 的 线 性 频 率 啁 啾 , 补 偿 K F准 分 子 激 光 放 大 器 C F 以 r a z窗镜 中的 群 速 度
分 子激光 放大器 上得 到脉 宽较 窄 的紫外超 短脉 冲输 出 , 文研 究 了放 电泵浦 Kr 本 F准分 子激 光放 大 器 的脉 宽压 缩 的方式 , 期望 在得 到较 窄的输 出脉 宽 的同时 , 还可 得到 较高 的输 出能量 。

起 加速 脉宽 的展 宽 ; 5 ( )增 益介 质 的上能级 和下 能 级 的折 射 率有 微 小 的不 同 , 将 导致 相 位 的变 化 , 引起 这 并
自相位调 制 。在 以上 各 种因素 中 , 随着 能量 的放 大 , 群速 度 色散和 自相 位调 制的共 同作用 成为 影 响脉 宽 的主要 因素 , 特别 在 电子束 泵浦放 大器 中 , 由于 能量达 到几 J 级 , 量 脉宽将 被 展 宽得 更 大 。为 了在 电子束 泵浦 Kr F准

激光诱导等离子体开关控制脉宽实验研究

激光诱导等离子体开关控制脉宽实验研究


要 : 利 用 激 光 诱 导 等 离 子 体 开 关 技 术 , 10 4n 的 N : 在 6 m d YAG 固体 激光 器 上 获 得 了脉 宽 4 4 6 4 . ~ .
n s的短 脉 冲 激 光 输 出 。激 光 电 离 空气 产 生 的 等 离 子 体 开 关 控 制 脉 冲 宽 度 时 , 焦 透 镜 焦 距 越 短 , 缩 后 的 脉 聚 压 宽 越 窄 , 激 光 能 量 损 耗 越 大 。压 缩 后 的激 光 脉 宽 与 激 光 能 量 近 似 成 双 曲 线关 系 。 在 控 制 脉 宽 光 路 的 焦 点 处 但 放 置带 孔 的 Cu 片可 抑 制 等 离 子 体 的扩 散 , 到 了脉 宽 最 短 可 达 4 4n 薄 得 . s的激 光 输 出 。 关 键 词 : 等 离 子体 ; 激 光 放 电 ; 脉 冲 压 缩 中 图分 类 号 : TN2 8 2 4.2 文献标识码 : A
文 章 编 号 : i 0 —3 2 2 0 ) 60 9—4 0 14 2 (0 60 —8 90
激 光 诱 导 等 离 子体 开 关 控 制脉 宽 实验研 究
李红霞, 楼祺洪, 董景星, 李立波, 魏运荣
( 国科 学 院 上 海 光学 精密 机 械研 究 所 ,上 海 2 1 0) 中 08 0
ห้องสมุดไป่ตู้
1 实 验 原 理
频率 为 ∞的激 光入 射 到频 率 为 ∞ 的等离子 体 中 , ∞ 当 < 时 , 激光 被等 离 子体 反 射 ; ∞ 当 > 时 , 光 在 激
等离 子体 中传播 。 ] 激光 经透镜 聚焦 后将 焦 点处 的空 气 电离击 穿 , 离子 体开 始形 成并 向 四周 扩散 , 等 入射 光方 向上 激 光 的辐射

一种kHz、窄脉宽、高能量激光器的研究

一种kHz、窄脉宽、高能量激光器的研究

一种kHz、窄脉宽、高能量激光器的研究万玮华;仇振安;郝培育;滕云鹏;沈兆国【摘要】The kind of kHz and high-energy pulse laser light source with narrow pulse width has broad prospect in the field of laser ranging.A high-energy, narrow-pulse-width and kHz Q-switching solid laser was designed based on the theory of electro-optical crystal Q-switching and narrow pulse width.A pumping configuration applicable for the high-duty-ratio and high-power LD end face was used in the experiment.The pumping light was focused on the operation material by using the prism coupling system, of which the maximum light conversion rate reached 27%.High-repetition-frequency electro-optical Q-switching effects was made by using RTP crystal and KD * P crystal respectively.With almost the same static input, KD * P crystal Q-switching obtained the dynamic energy output of 11 mJ, while the dynamic energy of RTP crystal was only 5.64 mJ.Under the conditions of optimum pumping power, the dynamic-to-static ratio of KD * P crystal was close to 80%, while the dynamic- to-static ratio of RTP crystal was close to 40%.Finally, by changing the length of the resonant cavity, the feasibility of the short cavity method to achieve the narrow-pulse-width laser output was verified.The narrow- pulse-width laser output of 5.76 ns was obtained for the physical cavity length of 60 mm.%kHz、窄脉宽、高能量的脉冲激光光源在激光测距领域具有广阔的应用前景.依据晶体电光调Q与窄脉宽理论,研究并设计了一种kHz、窄脉宽、高能量调Q的固体激光器.实验采用了一种适用于高占空比、高功率的LD端面泵浦构型,利用三柱透镜耦合系统将泵浦光聚焦至工作物质内,其最大光转化效率能达到27%;分别利用RTP晶体与KD*P晶体进行高重频电光调Q对比,在近乎相同的静态输入下,KD*P晶体调Q获得了11mJ的动态能量输出,RTP晶体的动态能量只有5.64mJ.最佳泵浦功率下,KD*P晶体的动静比接近80%,RTP晶体动静比接近40%.最后,通过改变谐振腔的腔长,验证了短腔法实现窄脉宽激光的可行性,并在物理腔长为60mm的情况下,获得了5. 76ns的窄脉宽激光.【期刊名称】《电光与控制》【年(卷),期】2018(025)004【总页数】5页(P74-77,91)【关键词】高能激光器;激光测距;KD*P;RTP;电光调Q;窄脉宽【作者】万玮华;仇振安;郝培育;滕云鹏;沈兆国【作者单位】光电控制技术重点实验室,河南洛阳 471000;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471000;陆航驻洛阳地区军事代表机构,河南洛阳471000;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471000;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471000;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471000【正文语种】中文【中图分类】TN248.10 引言全固态、高重频、窄脉宽、电光调Q激光器一直是工程应用的重点。

紫外超短脉冲激光放大过程中脉宽压缩的方案设

紫外超短脉冲激光放大过程中脉宽压缩的方案设

狋 犔 2 狋 e f f ) 狋 x δ ω( p- 2 S P M = 2e 狋 狋 0 犔 N L 0 2 式中 : / 为色散长度 ; [ ( ) ] / 为有效长度 ; / 犔D = 狋 犔 x 狕 狕 犔NL =1 犘0 为非线性长度 。 α γ p- 2 e f f= 1-e 0β ) 可得 : 2 GV D 对脉冲引入 的 频率 啁啾与脉 冲 时间狋 由式 (
] 5 许多机制会影响脉冲的时间波形 , 其中最主要包括 [ : ( ( 大, 1)腔 内 介 质 的 增 益 饱 和 使 得 脉 冲 的 前 沿 变 陡 ; 2)
( )窗镜中的群速度色 散展宽了脉 宽 ; ( K r F 增益的不均匀性会导致光谱变窄和调制 6 ; 3 4)窗镜中 由光 强引 起 的非线性折射率的变化导致脉冲的自相位调制 , 自相位调制会引起光谱的展宽和相移 , 并且与群速度色散效应 一起加速脉宽的展宽 ; ( )增益介质的上能级和下能 级 的 折 射 率 有 微 小 的 不 同 , 这 将 导 致 相 位 的 变 化, 并引起 5 自相位调制 。 在以上各种因素中 , 随着能量的放大 , 群速度色散和自相位调制的共同作用成为影响脉宽的主要 因素 , 特别在电子束泵浦放大器中 , 由于能量达到几 J量级 , 脉宽 将 被展宽 得更 大 。 为 了在电子 束泵浦 K r F准 本文研究了放电泵浦 K 分子激光放大器上得到脉宽较窄的紫外超短脉冲输出 , r F 准分子激 光放大 器的 脉宽 压 缩的方式 , 期望在得到较窄的输出脉宽的同时 , 还可得到较高的输出能量 。
( )

成线性变化 , 即 在 整 个 脉 冲 持 续 时 间 内, GV D 引入的是正的 线性频率啁啾 , 如图 2 中直 线 所 示 。 由 式 ( 可 得: 3) S PM 对 脉 冲引入的啁啾出现 了 非 线 性 指 数 因 子 , 频率啁啾如图2中曲 线所示 。 可以看出 : S PM 所 致 高 斯 脉 冲 的 啁 啾 在 前 沿 附 近 是 负的 ( 红移 ) , 而在后沿附近则变为正的 ( 蓝移 ) ; 在高斯 脉冲 中 频率啁啾是近似线性 的 且是正 的 ; 随着传 心附近较大范围内 , 输距离的增加 , 由于脉冲前后沿非线性啁 啾 的存在 , 新的边频 不断产生 , 展宽了 光 谱 , 由 于 脉 宽 带 宽 积 的 限 制, 较宽的光谱 带宽能够使脉宽压缩的更窄 。 式( ) 只有当 D 与S PM 共同作用对脉宽的展宽 , 1 考察 GV 脉冲波形不随时间有显著变化时才能 得到 解 析解 , 如 孤子 解 ,

激光能量和波长的关系

激光能量和波长的关系

激光能量和波长的关系激光是一种以高能量密度和狭窄的束束为特点的光。

激光技术在现代工业、医学、科学研究等领域都有广泛的应用。

激光能量的大小和波长密切相关,下面就详细介绍激光能量和波长的关系。

激光能量和波长都是激光的重要参数,它们的数值和特性对激光的应用和效果都有很大的影响。

激光能量是指激光束的能量密度,通常用单位时间内的能量来衡量。

激光能量的大小与激光器的功率和脉冲宽度有关。

功率越大,脉冲宽度越小,能量密度就会越高。

例如,某一激光器的功率为100瓦,每个脉冲的宽度为10纳秒,那么这个激光器的脉冲能量就是1焦耳。

可以看出,激光能量越大,它的功率和脉冲宽度就越高,能够产生更高的能量密度和更高的功率输出。

激光波长是指激光光束的波长。

波长是光在介质中传播时振动的空间周期。

激光波长的大小可以由放射性原子、分子能级等关键因素进行调控,这使得不同种类的激光器在波长选择上具有不同的优点。

例如,可见光激光器的波长一般在400~700纳米之间,红外光激光器的波长一般在1 ~ 100微米之间。

波长越短,激光的分辨率就越高,因为它的透镜可以更准确地处理光线,从而提供更多的细节和清晰度。

在激光技术中,激光能量和波长的关系是密切相互关联的。

当激光波长越短,能量密度就越高,这是因为在同样大小的光束中,更短的波长具有更高的光子能量。

例如,在相同功率的CO2激光器和气体激光器中,如果将CO2 激光器的波长从10.6微米缩短到5.3微米,能量密度会增加到原来的4倍。

这意味着,更短的波长能够产生更高的激光能量,从而可以实现更高效的纠错和加工效果。

此外,激光波长还可以影响激光的吸收率和反射率。

例如,石英玻璃在v紫外线和短波红外线时具有很高的吸收率,但会出现低反射率,而在长波红外线和中红外线时则具有较高的反射率和透射率。

这就使得在不同波长下使用的激光能够对目标物体的吸收率和反射率进行区分,从而实现更具准确性的激光加工和测量。

总之,激光能量和波长是激光技术中非常重要的参数。

重复频率可调窄脉宽228_nm_紫外激光器

重复频率可调窄脉宽228_nm_紫外激光器

文章编号 2097-1842(2024)01-0100-08重复频率可调窄脉宽228 nm 紫外激光器王金艳1,马 放1,郑 磊1,田东贺1,陈 曦1 *,郑 权1,2(1. 长春新产业光电技术有限公司, 吉林 长春 130103;2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033)摘要:紫外激光器是研究紫外共振拉曼光谱的重要工具,拉曼信号可以通过共振拉曼效应得到增强,从而降低拉曼测量的探测极限。

本文研究了一种输出波长为228 nm 的窄脉宽全固态紫外激光器。

首先,以Nd:YVO 4作为增益介质,采用电光调Q 腔倒空技术,实现了纳秒量级914 nm 基频光输出。

然后,经过偏硼酸锂(LBO)晶体产生二次谐波,最终经偏硼酸钡(BBO)晶体获得四次谐波228 nm 紫外激光。

在此基础上,进一步研究了不同重复频率时基频光和倍频光功率的变化规律,优化了紫外激光器的输出效率。

实验结果表明:当总抽运功率为30 W 时,在10 kHz 重复频率下,可获得最高平均功率为84 mW 的228 nm 紫外激光输出。

228 nm 激光在5~25 kHz 重复频率范围内连续可调,脉冲宽度保持在2.8~2.9 ns ,能够满足紫外光谱检测技术领域的应用需求。

关 键 词:228 nm 激光器;紫外激光;腔倒空技术;二次谐波中图分类号:TN248.1 文献标志码:A doi :10.37188/CO.2023-0058An ultraviolet laser at 228 nm with adjustable repetition rateand narrow pulse widthWANG Jin-yan 1,MA Fang 1,ZHENG Lei 1,TIAN Dong-he 1,CHEN Xi 1 *,ZHENG Quan 1,2(1. Changchun New Industries Optoelectronics Technology Co., Ltd., Changchun 130103, China ;2. Changchun Institute of Optics , Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Science , Changchun 130033, China )* Corresponding author ,E-mail : *******************Abstract : Ultraviolet lasers play an important role in the study of ultraviolet resonance Raman spectroscopy.The Raman signals can be enhanced by the resonant Raman effect, thereby reducing the detection limit of Raman measurement. We focus on the study of a narrow-pulse all-solid-state ultraviolet laser with an output wavelength of 228 nm. The Nd:YVO 4 is used as the gain medium and the electro-optic Q-switched cavity dumped technique is applied to achieve a fundamental frequency output of 914 nm in pulse width of several nanoseconds. Then, the second-harmonic light is generated by LiB 3O 5(LBO), and the fourth-harmonic 228 nm UV laser is obtained by beta-barium-borate (BBO) crystal. On this basis, further research has been conducted on the variation of fundamental and second harmonic laser power at different repetition rates. Due收稿日期:2023-03-31;修订日期:2023-04-19基金项目:吉林省重点研发计划(No. 20220201088GX )Supported by key Research and Development Plan of Jilin Province (No. 20220201088GX)第 17 卷 第 1 期中国光学(中英文)Vol. 17 No. 12024年1月Chinese OpticsJan. 2024to the low gain of Nd:YVO4 at 914 nm, the average power of the laser is saturated and decreases with in-creased repetition rate. The output efficiency of UV laser is optimized by adjusting the focus lens. At the pump power of 30 W and the repetition frequency of 10 kHz, a 228 nm UV laser output with the highest av-erage power of 84 mW is obtained. The UV laser is continuously adjustable within the range of 5−25 kHz re-petition frequency and the pulse width is maintained at 2.8 to 2.9 ns, which meets the application require-ments in the field of UV spectroscopy detection technology.Key words: 228 nm laser;ultraviolet laser;cavity dumped laser;second harmonic1 引 言紫外波段光源在材料加工、光谱检测技术领域有着重要的应用[1-2]。

紫外激光打标机频率与q脉冲宽度合理的对应数值

紫外激光打标机频率与q脉冲宽度合理的对应数值

紫外激光打标机频率与q脉冲宽度合理的对应数值紫外激光打标机是一种常用的激光打标设备,可以用于对各种材料进行标记、刻印和雕刻。

在紫外激光打标机的操作中,频率和q脉冲宽度是两个重要的参数,它们的合理对应数值对于紫外激光打标机的工作效果和稳定性都有很大的影响。

首先,我们来了解一下频率和q脉冲宽度的概念。

频率是指激光脉冲发射的次数,通常以赫兹(Hz)为单位表示。

而q脉冲宽度,则是激光脉冲的宽度,通常以纳秒(ns)为单位表示。

这两个参数是决定激光打标机输出功率和打标速度的重要参考值。

对于紫外激光打标机而言,频率和q脉冲宽度的合理对应数值是关系到它的工作效果和稳定性的。

频率过高,会导致激光束的功率分布不均匀,甚至可能引起材料烧毁等问题。

而频率过低,则会使得打标速度变慢,效率降低。

同样,q脉冲宽度过小或者过大也会影响激光打标的效果。

一般来说,在大多数紫外激光打标机中,频率通常在20kHz到200kHz之间,而q脉冲宽度通常在5ns到20ns之间。

当频率增加时,打标速度也会相应增加。

但是,频率增加到一定程度后,打标速度的提高就会变得非常有限,因为材料在激光照射下的吸收能力存在一定的上限。

而对于q脉冲宽度来说,一般情况下,它的合理对应数值应根据材料的特性来确定。

对于一些易熔融材料或者易挥发材料,脉冲宽度应该选择较短的数值,以避免过热。

而对于硬度较高的材料,脉冲宽度则可以选择较大的数值,以获得更好的雕刻效果。

当然,以上所说的频率和q脉冲宽度的合理对应数值仅供参考,实际应根据具体打标需求和材料特性来确定。

所以,在使用紫外激光打标机时,需要根据材料的不同选择合适的频率和q脉冲宽度,以达到最佳的打标效果。

总结起来,频率和q脉冲宽度是影响紫外激光打标机工作效果和稳定性的两个重要参数。

合理的对应数值可以提高打标速度和精度,同时避免材料过热或者损坏等问题。

因此,在使用紫外激光打标机时,需要根据材料特性和打标需求来选择合适的频率和q脉冲宽度,以实现最佳的打标效果。

一种kHz、窄脉宽、高能量激光器的研究

一种kHz、窄脉宽、高能量激光器的研究

文献 标 志 码 :A
doi:10. kHz and High-Energy Laser Device with Narrow Pulse W idth
WAN Wei—hua’’ , QIU Zhen—an , HA0 Pei—yu , TENG Yun—peng , SHEN Zhao—guo
reached 27% .High—repetition—frequency electro—optical Q—sw itching effects was made by using RTP cr ystal and KD P cr ystal respectively.With almost the same static input,KD P crystal Q—sw itching obtained the dynamic
第 25卷 第 4期 2018年 4月
电 光 控 制
Electronics Optics & Control
Vt)j.25 No.4 Apr.2018
引用格式 :万 玮华 ,仇振 安 ,郝 培 育,等 .一种 kHz、窄脉宽 、高 能量激 光器 的研究 [J].电光与控制 ,2018,25(4):74—77,91.WAN W H,QIU z A,HAO P Y,et a1.A kHz and high—energy laser device with na ̄ow puIse width[J].Electronics Optics& Control,2018,25(4):74-77,91.
3.Luoyang Military Representative Organization ot Army Aviation,Luoyang 471000,China) Abstract: The kind of kHz and high—energy pulse laser light source with narrow pulse width has broad prospect
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高能量紫外激光的脉冲宽度控制方法研究
高能量紫外激光是当今科技领域中的重要基础设施之一。

它主要应用于飞行时
间质谱法、环境监测、分子成像等领域,具有高能量、高重复频率、宽波长范围等优点。

但是,随着人们对高能量紫外激光应用的需求逐渐变化,越来越多的研究者开始注重脉冲宽度对其应用性能的影响。

因此,相关科学家针对高能量紫外激光的脉冲宽度进行了深入的探究和研究,使得其应用范围更加广泛。

一、现有控制方法
目前,高能量紫外激光的脉冲宽度控制最常用的方法有以下几种:
1. 采用反向调制(Raman-Shifting)
反向调制是一种物理原理,该原理可以改变光的波长和脉冲宽度,使光的频率
向红移,实现脉冲宽度的自适应(adaptive)控制。

这种方法可以使脉冲宽度在大
范围内变化,但缺点是不能对脉冲宽度进行精细调整,且需要完整的反向调制系统。

2. 利用倍频晶体(frequency-doubling crystal)
倍频晶体是指可以将光的频率翻倍的晶体。

利用倍频晶体可以实现脉冲宽度的
谐振控制,具有较好的精度和稳定性。

但同时也会引起红移和吸收损失,限制其单脉冲能量。

3. 利用产生脉冲波形的形状(shape)控制
该方法是通过对脉冲波形的形状进行控制来实现脉冲宽度的调节。

这种方法可
以实现比较精细的脉冲宽度控制,但需要实验条件较为苛刻,对系统组件精度要求较高。

二、新型控制方法
除了上述传统的方法外,近年来还有一些新型的高能量紫外激光脉冲宽度控制方法被提出和研究:
1. 光栅调制法
光栅调制法是近年来新兴的高能量紫外激光脉冲宽度控制方法之一。

该方法主要采用了光栅元件的特性,对紫外激光进行了控制。

经过实验验证,这种方法可以实现高精度、高鲁棒性、快速调节的脉冲宽度控制,并且可以较好地控制横向模式(Transverse Mode)。

2. 绝缘体-半导体-绝缘体(Insulator-Semiconductor-Insulator)结构电容器
近年来,绝缘体-半导体-绝缘体结构电容器在高能量紫外激光脉冲宽度控制方面的应用得到了广泛关注。

这种方法主要是利用该电容器的高电场效应,对激光进行控制。

其优点是实验难度低,系统结构简单,脉冲宽度范围广,且精度较高。

三、结论
总的来说,高能量紫外激光脉冲宽度控制方法的研究已进入一个新的高峰期。

不论是传统的几种方法还是新型的技术,都在不断探索、改进之中。

相信在不久的将来,会有更多更好的控制方法被发明并应用于实践,推动高能量紫外激光技术在应用领域的广泛发展。

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