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基于鬼像和像差分析的高功率激光装置透镜设计 被引量:11
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作者 刘红婕 刘兰琴 +11 位作者 粟敬钦 胡东霞 周维 赵军普 王文义 莫磊 蒋新颖 蒋学军 张昆 朱启华 於海武 景峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期976-980,共5页
为了设计能够满足高功率固体激光装置需求的空间滤波器透镜,采用矩阵光学方法,分析光束经过单透镜传输时剩余反射形成各阶鬼像的过程,得到鬼像位置与透镜曲率半径的关系式。该关系式表明,透镜的曲率半径设计可以控制鬼像所在的区域。根... 为了设计能够满足高功率固体激光装置需求的空间滤波器透镜,采用矩阵光学方法,分析光束经过单透镜传输时剩余反射形成各阶鬼像的过程,得到鬼像位置与透镜曲率半径的关系式。该关系式表明,透镜的曲率半径设计可以控制鬼像所在的区域。根据高功率激光装置光路排布的特点简化鬼像分析,利用自行开发的鬼像追迹软件分析了主放大级鬼像分布特点。通过改变透镜的曲率半径和倾斜透镜这两种方式,基于鬼像规避和像差最小化两种原则,最终确定主放大级透镜曲率半径的最优选择为1∶3弯月型,凸面朝向光学元件集中的方向。该方法可普遍应用于指导高通量复杂光学系统的透镜设计。 展开更多
关键词 几何光学 透镜设计 鬼像 像差 多程放大 高功率固体激光装置
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多程放大系统中自激振荡的分析和抑制 被引量:10
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作者 王方 朱启华 +4 位作者 蒋东镔 张清泉 刘红捷 彭志涛 唐晓东 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期19-20,共2页
根据离轴多程放大系统的光路特点,对产生谐振腔最可能的光路部分进行了自激振荡形成条件的分析,根据分析结果并结合实际情况采取了一些抑制自激振荡的措施。
关键词 自激振荡 多程放大 高功率激光装置
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高稳定激光二极管抽运Nd∶YLF再生放大器 被引量:5
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作者 王江峰 朱海东 +1 位作者 李学春 朱健强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期187-190,共4页
设计并实现了一种放大纳秒激光脉冲的高稳定的激光二极管(LD)抽运Nd∶YLF再生放大器。为了获得高稳定的输出,再生放大器工作在饱和状态。此时,再生放大器输出稳定性最好,而且注入激光脉冲能量波动引起的输出激光脉冲波动被抑制。由于增... 设计并实现了一种放大纳秒激光脉冲的高稳定的激光二极管(LD)抽运Nd∶YLF再生放大器。为了获得高稳定的输出,再生放大器工作在饱和状态。此时,再生放大器输出稳定性最好,而且注入激光脉冲能量波动引起的输出激光脉冲波动被抑制。由于增益饱和效应,再生放大器输出脉冲出现时域波形失真,附加后缀脉冲能够减弱时域波形失真。放大器工作波长1053nm,工作频率1Hz。输入240pJ的3ns方波激光脉冲,输出激光脉冲能量4.2mJ,总增益大于107,不稳定度小于1%(均方根),方波扭曲1.33。为3ns方波激光脉冲引入其本身幅度0.75倍的后缀脉冲,输出激光脉冲方波扭曲由1.33降至1.17。 展开更多
关键词 激光技术 再生放大 多程放大 激光二极管抽运
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神光Ⅱ全链路脉冲波形的高精度反演 被引量:4
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作者 张军勇 张艳丽 +5 位作者 马伟新 朱俭 刘德安 杨琳 朱健强 林尊琪 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期224-233,共10页
物理实验对神光Ⅱ装置的输出脉冲波形有很高的精度要求。对于单色光,通常做法是利用增益通量曲线反演激光链路获得注入波形,该方法在求解高通量或复杂波形时的精度比较差,甚至对宽带脉冲失效。针对不同输出通量,提出了智能算法和增益通... 物理实验对神光Ⅱ装置的输出脉冲波形有很高的精度要求。对于单色光,通常做法是利用增益通量曲线反演激光链路获得注入波形,该方法在求解高通量或复杂波形时的精度比较差,甚至对宽带脉冲失效。针对不同输出通量,提出了智能算法和增益通量曲线的分层使用策略并应用于神光Ⅱ全链路的波形反演,混合算法的计算精度理论上取决于采样点数目。通过模拟仿真验证了混合算法具有稳定性好、精度高和收敛快的特点。 展开更多
关键词 激光光学 逆问题 脉冲波形 多程放大 频率变换 混合算法
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Yb:CNGG有源反射镜的多程放大特性研究
5
作者 吴哲 管相合 +4 位作者 季来林 华怡林 高妍琦 隋展 陈华才 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期16-22,共7页
高效、高平均功率固体纳秒脉冲激光器在光电对抗、激光雷达、材料改性、激光加工等诸多领域发挥着越来越重要的作用,然而目前大多数纳秒级高平均功率激光器采用Yb:YAG或掺Nd材料作为增益介质,材料的高饱和通量或低储能密度会导致激光器... 高效、高平均功率固体纳秒脉冲激光器在光电对抗、激光雷达、材料改性、激光加工等诸多领域发挥着越来越重要的作用,然而目前大多数纳秒级高平均功率激光器采用Yb:YAG或掺Nd材料作为增益介质,材料的高饱和通量或低储能密度会导致激光器放大链路复杂,体积庞大。研究比较了一种更适合作为高平均功率、高脉冲能量激光器增益介质的无序石榴石晶体Yb:CNGG,研究了有源反射镜结构中Yb:CNGG的多程增益特性,分析了放大过程并建立了多程放大模型,在一定的泵浦条件下优化了晶体参数以实现更好的储能。开展了双程放大实验,在15 kW/cm2的泵浦功率密度下得到了1.53倍的增益。对比Yb:CNGG晶体与Yb:YAG晶体的多程放大能力,在相同的晶体参数和泵浦条件下,在入射能量1 mJ时Yb:CNGG可实现2.11 J的脉冲能量输出,优于Yb:YAG晶体1.41 J的能量输出。 展开更多
关键词 Yb:CNGG 激光放大器 多程放大 有源反射镜 激光二极管
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双脉冲双向传输放大构型波前特性 被引量:2
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作者 魏昊波 魏晓峰 +8 位作者 王德恩 张晓璐 袁强 薛峤 张鑫 杨英 赵军普 代万俊 胡东霞 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期199-205,共7页
双脉冲双向传输放大构型可对两束激光脉冲沿主放大器空间对称的两个方向同时进行传输放大,有效增加了放大器的储能提取率,在惯性约束聚变激光驱动器领域具有很大的应用价值。通过建立等效光路,推导了两束激光脉冲在传输放大时波前畸变... 双脉冲双向传输放大构型可对两束激光脉冲沿主放大器空间对称的两个方向同时进行传输放大,有效增加了放大器的储能提取率,在惯性约束聚变激光驱动器领域具有很大的应用价值。通过建立等效光路,推导了两束激光脉冲在传输放大时波前畸变的叠加过程,并对神光-Ⅲ主机装置中的实测数据进行了数值模拟。结果表明,双向传输放大构型下两束激光脉冲的波前面形存在一定差异,波前像差集中在低频段,且三、四程放大时空间滤波器小孔处的激光脉冲和输出激光脉冲的波前畸变较大。为保证输出光束质量和光束通过空间滤波器小孔,必须对主放大器内的波前像差进行补偿控制。这些结论将为双脉冲双向传输放大构型的波前控制方案的设计提供理论指导。 展开更多
关键词 激光光学 高功率激光 波前特性 数值模拟 双脉冲双向传输放大构型 多程放大
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A new method for measuring the pulse-front distortion of arbitrary shapes in high-power ultrashort laser systems 被引量:1
7
作者 左言磊 蒋东镔 +4 位作者 朱启华 董军 曾小明 黄小军 黄征 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第3期244-247,共4页
We present a new method that can be used to calculate pulse-front distortion by measuring the spectral interference of two point-diffraction fields in their overlapped district. We demonstrate, for the first time, the... We present a new method that can be used to calculate pulse-front distortion by measuring the spectral interference of two point-diffraction fields in their overlapped district. We demonstrate, for the first time, the measurement of the pulse-front distortion of the pulse from a complex multi-pass amplification system, which exists in almost all high-power laser systems, and obtain the irregular pulse-front distribution. The method presented does not need any reference light or assumption about the pulse-front distribution, and has an accuracy of several femtoseconds. 展开更多
关键词 pulse-front distortion multi-pass amplification high-power laser system
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对卡塞格林式多程放大器中环形光束传输的数值模拟 被引量:1
8
作者 李玮 冯国英 +5 位作者 陈建国 黄渊 李小东 丁世鹏 应娉 苏娟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1214-1219,共6页
利用光线追迹法以及分步傅里叶-贝塞耳变换法,考虑了光阑对光束的拦截和通光作用以及激光放大过程中的增益饱和效应,对环形腔调Q钕玻璃激光系统振荡器输出的光束经卡塞格林式放大器多程放大后的光场演化过程进行了数值模拟,并进行了实... 利用光线追迹法以及分步傅里叶-贝塞耳变换法,考虑了光阑对光束的拦截和通光作用以及激光放大过程中的增益饱和效应,对环形腔调Q钕玻璃激光系统振荡器输出的光束经卡塞格林式放大器多程放大后的光场演化过程进行了数值模拟,并进行了实验验证。分析得出现有系统中输入输出镜的阶跃反射率分布是导致输出环形光束质量不好的主要原因,并重点对放大器的腔镜部分进行了优化设计,提出了反超高斯反射率分布的输入镜与超高斯反射率分布的输出镜相组合的腔镜对结构。数值模拟结果表明,该腔镜对的使用可大大改善输出环形光束的质量。 展开更多
关键词 激光光学 光传输 多程放大 分步傅里叶一贝塞耳变换 环形光束 增益饱和 渐变反射率镜
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低重复频率激光脉冲放大的时域理论研究 被引量:1
9
作者 刘丰年 张文平 +3 位作者 果鑫 文鸿 徐勇 唐伟 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期632-635,共4页
分析低重复频率激光脉冲放大的时域特征,得出激光脉冲放大的时域理论。采用时域理论研究了不同低重复频率的激光脉冲放大,提出获得最佳转换效率时采用的放大方案;并在已有研究中充分验证时域理论,对部分实验提出改进方案。
关键词 多程脉冲放大 时域理论 增益 转换效率
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钕玻璃多程放大系统宽带输出特性研究 被引量:1
10
作者 管相合 张艳丽 +1 位作者 张军勇 朱健强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期50-59,共10页
根据啁啾脉冲宽带放大动力学理论,采用数值模拟的方法对啁啾脉冲在钕玻璃多程放大系统中的放大特性及脉宽压缩特性进行了系统分析。首先分析了光谱未预补偿情况下,放大系统不同输入参数配置对放大脉冲各参数特性以及压缩后脉冲脉宽、信... 根据啁啾脉冲宽带放大动力学理论,采用数值模拟的方法对啁啾脉冲在钕玻璃多程放大系统中的放大特性及脉宽压缩特性进行了系统分析。首先分析了光谱未预补偿情况下,放大系统不同输入参数配置对放大脉冲各参数特性以及压缩后脉冲脉宽、信噪比的影响。利用基于修正输入的正向反馈迭代方法,获得了输出脉冲一定的情况下,所需要的输入脉冲波形和频谱分布。最后,将啁啾脉冲扩展至三维空间,反演分析计算小信号增益系数在空间非均匀分布时的脉冲放大特性,给出啁啾宽带放大计算中数据量大的解决方法。本文结果对高功率钕玻璃多程放大系统的啁啾脉冲放大优化设计有一定的参考意义。 展开更多
关键词 激光器 啁啾脉冲 钕玻璃 多程放大 波形反演 三维分布
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高功率激光多程放大器的三维反演方法 被引量:1
11
作者 管相合 张艳丽 +1 位作者 张军勇 朱健强 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期164-170,共7页
针对高功率激光多程放大的三维反演问题,提出了基于修正增益迭代算法结合输入输出积分能量曲线法和基于修正输入脉冲的正向迭代算法。利用这两种方法对有增益分布的四程放大进行数值模拟验证,计算结果表明这两种迭代算法都是有效可行的... 针对高功率激光多程放大的三维反演问题,提出了基于修正增益迭代算法结合输入输出积分能量曲线法和基于修正输入脉冲的正向迭代算法。利用这两种方法对有增益分布的四程放大进行数值模拟验证,计算结果表明这两种迭代算法都是有效可行的,都可得到输入脉冲时空分离的三维强度分布。计算所得输出脉冲与需求值基本相同,输出能量的相对偏差小于10^(-7),第一种方法功率波形的相对偏差小于1%,第二种方法功率波形的相对偏差小于10^(-6),很好地解决了由放大饱和效应引起的时空演化畸变。第一种方法主要依靠正逆模型的自洽性,相对直观;第二种迭代算法引入反馈因子,所得结果的精度较高、拓展性强。 展开更多
关键词 激光光学 多程放大 波形反演 增益修正 输入修正 三维分布
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基于衍射对称性的多程光路腔镜准直算法 被引量:1
12
作者 王渊承 周维 +7 位作者 谢兴全 张鑫 邓学伟 王德恩 袁强 代万俊 邓武 胡东霞 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期44-48,共5页
腔镜准直是多程放大光路准直中的基础,针对高功率固体激光装置多束组并行准直对腔镜准直的要求,提出一套基于衍射对称性的腔镜准直算法,可以避免腔镜准直受到图像质量的影响而导致精度偏低。在神光Ⅲ主机装置上进行了该腔镜准直算法的... 腔镜准直是多程放大光路准直中的基础,针对高功率固体激光装置多束组并行准直对腔镜准直的要求,提出一套基于衍射对称性的腔镜准直算法,可以避免腔镜准直受到图像质量的影响而导致精度偏低。在神光Ⅲ主机装置上进行了该腔镜准直算法的实验验证,实验结果表明,相对于传统算法,采用基于衍射对称性的腔镜准直算法,可以将腔镜准直精度由8μrad提升至3.96μrad。 展开更多
关键词 图像处理 自动准直 腔镜 多程放大
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多程脉冲激光放大系统的建模及仿真研究
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作者 张文平 刘丰年 +2 位作者 果鑫 徐勇 张笛 《湖南工业大学学报》 2013年第4期80-84,共5页
针对目前多程脉冲放大系统研究中理论研究的不足,基于多程放大的基本原理,从脉冲激光多程放大速率方程出发,建立多程脉冲放大理论模型,研究脉冲在多程放大系统中的传输特性。通过对理论模型进行仿真研究,得到多程脉冲放大系统输出功率... 针对目前多程脉冲放大系统研究中理论研究的不足,基于多程放大的基本原理,从脉冲激光多程放大速率方程出发,建立多程脉冲放大理论模型,研究脉冲在多程放大系统中的传输特性。通过对理论模型进行仿真研究,得到多程脉冲放大系统输出功率与泵浦功率的关系、输出单脉冲能量与脉冲的重复频率的关系。 展开更多
关键词 光纤放大器 多程放大 理论建模 低重复频率 转换效率
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激光脉冲前后沿相干叠加对多程放大的影响
14
作者 张颖 刘兰琴 +4 位作者 王文义 黄晚晴 耿远超 谢旭东 朱启华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第18期238-244,共7页
针对多程放大过程中激光脉冲经腔镜折返前后沿交叠的问题,建立了激光脉冲在增益介质中前后沿相干叠加放大的物理模型.理论分析表明,脉冲前后沿完全相干叠加形成驻波场,使得反转粒子数出现烧孔效应,影响输出脉冲的增益和波形.基于此物理... 针对多程放大过程中激光脉冲经腔镜折返前后沿交叠的问题,建立了激光脉冲在增益介质中前后沿相干叠加放大的物理模型.理论分析表明,脉冲前后沿完全相干叠加形成驻波场,使得反转粒子数出现烧孔效应,影响输出脉冲的增益和波形.基于此物理模型,模拟计算了脉冲在多程放大过程中波形的演化,比较了不交叠、完全非相干叠加和完全相干叠加三种情况下对放大器的增益和对脉冲波形的影响.为高功率固体激光器的设计提供指导. 展开更多
关键词 多程放大 腔镜 相干 增益饱和
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多程激光放大系统的研究
15
作者 是逸 崔丹阳 +4 位作者 宇文子明 陈雨情 穆昊男 蒲欣 李业秋 《沈阳理工大学学报》 CAS 2018年第1期9-10,64,共3页
研制一台基于激光主振荡功率放大系统的多程激光放大器。为实现信号光多次通过增益介质进行放大,设计了多程往返光路。系统采用150μs脉宽、重复频率为1kHz的激光二极管(LD)侧面泵浦激光板条,主振荡器输出的激光经过掺杂浓度为1.1at.%... 研制一台基于激光主振荡功率放大系统的多程激光放大器。为实现信号光多次通过增益介质进行放大,设计了多程往返光路。系统采用150μs脉宽、重复频率为1kHz的激光二极管(LD)侧面泵浦激光板条,主振荡器输出的激光经过掺杂浓度为1.1at.%、尺寸为60mm×2mm×6mm的Nd:YAG晶体后,进行2次振荡,3次放大。结果表明:当放大器泵浦电流达到102A时,获得最大输出功率为7W、频率为1kHz的1064nm激光输出。 展开更多
关键词 激光 激光器 多程放大
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多程放大系统光学元件静态波前畸变研究 被引量:7
16
作者 刘兰琴 景峰 +5 位作者 彭志涛 朱启华 程晓锋 蒋东镔 张清泉 刘红婕 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期241-244,共4页
 通过研究光学元件静态波前畸变对多程放大系统光传输的影响,给出了满足聚焦光斑要求的均方根梯度值以及光学元件加工误差的最大允容值。加工误差的峰谷值不超过λ/3、均方根值不超过0.079λ,相位梯度的峰谷值不超过0.033λ/cm、相位...  通过研究光学元件静态波前畸变对多程放大系统光传输的影响,给出了满足聚焦光斑要求的均方根梯度值以及光学元件加工误差的最大允容值。加工误差的峰谷值不超过λ/3、均方根值不超过0.079λ,相位梯度的峰谷值不超过0.033λ/cm、相位梯度均方根不超过0.007λ/cm。通过光传输模拟程序校验了波前畸变的相干叠加和非相干叠加规律。 展开更多
关键词 多程放大系统 光学元件 静态波前畸变 相位RMS梯度 光束质量 聚焦光斑 激光系统
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离轴多程放大系统中光学设计的初步研究 被引量:8
17
作者 王方 朱启华 +5 位作者 徐冰 张清泉 蒋东镔 邓武 黄征 唐晓东 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1843-1846,共4页
通过对离轴多程放大系统的光学设计的分析,并结合三大高功率固体激光装置的实际应用情况,指出在此类系统的光学设计中应重视抑制鬼点破坏和控制系统像差。设计的关键在于确定合适的透镜F数,并通过控制透镜的曲率半径和倾斜角度,在保证... 通过对离轴多程放大系统的光学设计的分析,并结合三大高功率固体激光装置的实际应用情况,指出在此类系统的光学设计中应重视抑制鬼点破坏和控制系统像差。设计的关键在于确定合适的透镜F数,并通过控制透镜的曲率半径和倾斜角度,在保证无鬼点破坏的情况下使得系统像差较小。 展开更多
关键词 光学设计 鬼点 系统像差 离轴多程放大 高功率固体激光
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高功率多程放大系统中鬼像的分析 被引量:7
18
作者 王方 张清泉 +6 位作者 朱启华 彭志涛 蒋东镔 刘红婕 李强 张昆 唐晓东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1798-1802,共5页
为了有效地避免鬼像破坏,针对采用离轴多程放大的高功率固体激光实验装置的光路特点,利用“光路二叉树”原理和“矩阵光学”方法,将全光路“单元化”为主放大、助推放大、反转器和输出4个部分进行光线追迹和鬼像分析,给出了各个部分的... 为了有效地避免鬼像破坏,针对采用离轴多程放大的高功率固体激光实验装置的光路特点,利用“光路二叉树”原理和“矩阵光学”方法,将全光路“单元化”为主放大、助推放大、反转器和输出4个部分进行光线追迹和鬼像分析,给出了各个部分的主要鬼像分布·并通过将鬼像分析的结果与前期实验中发现的现象进行比对,证明了此种分析方法的可行性和可靠性·从而为在今后实验装置的改造和类似系统的设计中有效的分析和规避鬼像提供了理论和实验依据· 展开更多
关键词 高功率固体激光 鬼像分析 离轴多程放大 光路二叉树 矩阵光学
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全光纤环形腔多程脉冲放大特性 被引量:1
19
作者 刘丰年 王文亮 冷进勇 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期33-36,共4页
构建全光纤环形腔放大器,对重复频率在10-50 kHz范围、脉宽数百纳秒的调Q脉冲进行多程放大。本实验研究未对脉冲放大程数进行控制,讨论了脉冲多程放大的增益特性及脉冲时域波形演变特性:该放大系统自动改变脉冲重复频率。实验得到多... 构建全光纤环形腔放大器,对重复频率在10-50 kHz范围、脉宽数百纳秒的调Q脉冲进行多程放大。本实验研究未对脉冲放大程数进行控制,讨论了脉冲多程放大的增益特性及脉冲时域波形演变特性:该放大系统自动改变脉冲重复频率。实验得到多程放大增益相对于单程放大的增益,最大可提高7 dB以上。研究结果表明,对于重复频率在10kHz及以下的脉冲,采用环形腔多程放大将显著提高放大器的转换效率和信号增益。实验研究为更低重复频率的脉冲实现全光纤再生放大打下基础。 展开更多
关键词 光纤光学 脉冲激光放大器 环形腔多程放大 全光纤 低占空比脉冲
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内腔四程放大高功率激光系统寄生振荡 被引量:5
20
作者 王方 粟敬钦 +4 位作者 王文义 胡东霞 周维 刘兰琴 莫磊 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1183-1186,共4页
基于小信号增益公式、菲涅耳反射公式和判断内腔四程放大高功率激光系统寄生腔增益与损耗大小,研究了2个光路构型相似,寄生腔构成相近的高功率固体激光装置(装置A和装置B)的系统寄生振荡问题:首先指出了系统中存在可能起振的3个寄生腔,... 基于小信号增益公式、菲涅耳反射公式和判断内腔四程放大高功率激光系统寄生腔增益与损耗大小,研究了2个光路构型相似,寄生腔构成相近的高功率固体激光装置(装置A和装置B)的系统寄生振荡问题:首先指出了系统中存在可能起振的3个寄生腔,然后分析了3个寄生腔中影响损耗的各个因素,根据装置A上的实验结果,判断在仅通过钕玻璃片检偏的情况下,装置B的第3寄生腔存在产生寄生振荡的可能性,最后采取加入一组偏振片的方法抑制寄生振荡。 展开更多
关键词 高功率固体激光 内腔四程放大 寄生腔 寄生振荡
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