高峰值功率重频脉冲Nd%3aYAG激光器.pdfVIP

高峰值功率重频脉冲悯：Y旭激光器 ———一一—一—-———～ t三松王明秋张向阳事光荣苏心智 (西南技术物理研究所成都6l∞41) 蔫要本文论速高峰值功率重鬣脉冲舭：T^G激光嚣所涉及的 技术同题，给出了已囊得的实验结果，衢要地介绍了这 种卑整妻选墨的发展永平和应用背景． 1蠢青 瞢鼍脉冲囱体激光器输出的光脉冲持续时间为数百徽秒至数毫秒．其激光 峰值功事_只z莨远到几十千瓦韵承平．远远不能满足一些军事、工业及科研应用 的要求．为了拓展禺体激光嚣前应用镬域，西南技术物理研究所将百菀瓦级高 峰值功率重顿脉冲固体激光列为研究课题．开展研究工作，本文将介绍这种固 体t老■所涉及的技术细题，并给出我们已取得的阶段性实验研究结果． 2鼍论分折 裔峰懂裤重频脉冲固体激光墨主要是通过鼍光脉冲压缩技术、溅光放大 技术和激光模式控镧技术而实现，它是一种主振放大结构(狮P^系统)．由主 振落器决定t光输出的脉冲竟度、重复频率、光柬质量和请线宽度等指标，由 放大量籍t黼出前葺值功率按放大囊曩致避缴提高。 2．1固佛藏光材科n1 高●值功率重鞭脉冲固体激光墨对激光材料的要求主要有以下几点：(1)栩 值低。效率高，满足实际应用对固体擞光嚣重量和体积韵限制：(2)商贮能． 邳荧光寿龠长，饱和能量密度高；(3)热物理性能好，热传导系敦大，热膨胀 系数小：“)光学性能好．消光比高。尺寸大。目前满足上述要求适合于高功 率高重，奠脉冲运转的固体激光材辩主要是M：Y^G晶体． 2．2脉冲压螗技术吐1 脉冲固体激光嚣在自由鬟蒋状态下糖出激光脉冲的持续时间与泵蔼闪光时 间相近威略短一点．对M：Y^G激光嚣而言，泵溏光脉冲的宽度受电源和闪光灯 的镧约不能小于l∞徽秒．获得窄脉冲激光输出。增加峰值功率，只有通过在 谐振腔中加入调镧器的方式，进行脉冲竟度的调制。遥常采用谓q，腔倒空和 镇模等技术方法，压缩激光脉冲宽度，相比之下，运用调Q方式获得窄酞冲激 光量简单宴用。而高蜂值功率重攒固体激光嚣采用电光调口方式量有效．调Q 固体激光嚣输出峰值功率的高低、脉冲竟度的大小主要取决于初始反转粒子数 的多少．因此提高泵浦速率和泵浦均匀性、降低腔内损耗、缩短谐振腔长是实 现固体激光器高峰值功率输出的关键．另外，在调Q同体激光器的设计和调试 中，应注意清除自振，抑制超辐射效应。 2．3激光放大技术‘” ．． 遥过调Q等脉冲压缩技术可以获得脉宽报窄、峰值功率很高的激光输出， 但当固体激光工作在调O或锁模状态时，激光工作物质的体积不能太大，否则 容易自激．这就限制了激光输出能量或峰值功率的增加．通过激光放大技术． 可将谓O或锁模激光器输出的窄脉冲蠢光进行莨量放大，从而提高固体激光器 ■ —蚕■■1W一 的输出峰值功率。激光放大墨的输出能量与其中的激光工作物质的性能(E。o，L) 和运转条件(L，E．)有关，这就是说，当放大激光工柞物质确定之后．必须合 理地选择器件工作条件，通过有效的光泵浦获得尽可能高的贮能，并选择合适 的输入信号能量将放大嚣中的贮能提取出来。 3实验结果 ． Nd：Y^G晶体是一种高增益激光材料，报容易超过口开关器件关断形成的损 耗，这样在口脉冲形成之前就有自由振荡激光脉冲产生。这种前置B女冲不仅会 消耗激光晶体的贮能．限髓输出能量的增加，丽且它是导致激光晶体、讽q晶 体和镰摄元件光损伤的主要原因，还会给后级放大嚣件带来更大的危害．为此 我们研翩出高效漫反射蘩光腔，增加Nd：Y^G晶体的贮能均匀性，提高了Q开关 器件的封锁能力，前置脉冲得到抑删．除此之外我们对晶体加工、电潭匹配和 重复频率(Hz) 输出能量(J) 骧冲宽度(ns) 峰值功率觚) I l 2．29 7-10 333 i 10 2．17