高重复频率

摘要： 高重复频率光纤激光器因其光斑质量好、集成化程度高、光光转化率高等优势在光学频率梳、工业加工、超高速光学采样等领域有着举足轻重的作用。利用非线性偏振旋转(NPR)的锁模机理,设计并搭建了一款基础重复频率为163 MHz的“十字腔”型孤子锁模光纤飞秒激光器。该激光器锁模后在450 mW的泵浦功率下可以输出200 mW的最大功率,光谱半高宽为30 nm,输出脉宽为786 fs。通过进一步分析激光器泵浦功率与输出功率之间的关系,得到泵浦功率处于400~500 mW时,激光器处于最佳锁模状态,并且可以实现自启动锁模。所设计的激光器由于其更加紧密的光学频率梳齿、更好的成像质量和更快的成像速度,在精密光谱、天文探测等领域具有应用意义。

摘要： 自1999年至今,光学频率梳(Optical Frequency Comb,OFC)经历了二十多年的快速发展。基于飞秒激光的光学频率梳在频率计量学、超快光谱学、光学频率标准、阿秒脉冲的产生、多脉冲时域合成等众多前沿研究领域中发挥了不可替代的作用。特别是继飞秒钛宝石激光频率梳、飞秒光纤激光频率梳之后,基于二极管激光直接泵浦的全固态飞秒激光频率梳由于兼具钛宝石激光噪声低、重复频率高,光纤激光结构紧凑、电光效率高的共同优势,引起了许多研究组的兴趣,并取得系列有意义的进展。本文综述了全固态光学频率梳的发展和已取得的典型应用,并结合笔者所在课题组取得的研究成果,对全固态光学频率梳未来的发展方向进行展望,为促进全固态飞秒锁模振荡器的发展提供借鉴。

摘要： 全固态高重频电光调Q激光器因具有高重频、窄脉宽、大能量的优势而广泛应用于激光雷达、激光测距、激光精密加工和光通信等诸多领域.介绍电光调Q元件的发展和增益介质的完善对提高激光器重复频率的影响,短腔法和腔倒空技术的应用对压窄激光器脉冲宽度的作用,双棒串接技术和主振荡功率放大技术的运用对增大激光器单脉冲能量的效果.对全固态电光调Q激光器的主要研究方向和关键技术进行总结,综述全固态电光调Q激光器在提高重复频率、压窄脉冲宽度和增大单脉冲能量三方面的研究进展.

摘要： 报道了基于Nd:YAG晶体的传导冷却端面泵浦板条放大器结构实现高重复频率、高功率纳秒激光放大输出,系统采用主振荡功率放大结构,整个系统主要包括调Q纳秒激光种子源,小尺寸板条预放大器以及主放大模块.纳秒激光种子源在重复频率为400 Hz的工作条件下,输出激光功率为1.6 W,单脉冲能量为4 mJ,最终获得207 W功率放大激光输出,单脉冲能量超过0.5 J,输出激光脉冲宽度为6.55 ns,激光脉冲峰值功率超过75 MW.

摘要： 随着航天航空技术的快速发展,环绕地球轨道空间碎片数量迅速增加,占用了有限的轨道资源,同时威胁在轨运行航天器的安全,其陨落也对人们构成严重恐慌.激光测距具有波长短、发散角小、方向性好、单色性好、抗干扰强等特点,能显著提升空间碎片轨道与姿态测定精度.本文对空间碎片激光测距做出较全面的理论分析,从激光工作模式、回波探测与接收等方面介绍目前研究现状及技术与应用情况,对正在发展的千赫兹重复率脉冲串模式、百千赫兹脉冲群收发交替模式空间碎片激光测距技术特点,以及空间碎片白天激光测量技术进行阐述.提出将超高重复频率激光测距技术应用在空间碎片激光测距上,为进一步提高空间碎片激光测距能力提供一种新方法.

摘要： 高重复频率、高峰值功率、窄线宽的激光在激光雷达领域具有重要的应用价值.在对高重频窄线宽激光进行放大时,为了同时实现高放大倍率与高光束质量激光输出,在高重频、窄线宽被动调Q激光器作为种子源的前提下,设计了利用888 nm半导体激光端面泵浦Nd∶YVO4块状晶体实现高增益的一级放大,808 nm半导体激光侧面泵浦Nd∶YVO4板条晶体实现低热透镜效应的二级放大的方案.在重复频率10 kHz时,获得了峰值功率5 MW,线宽154 pm,脉冲宽度0.6 ns,平均功率31.5W,光束质量M2为1.98的激光输出.从而验证了将高放大倍率与高光束质量分别控制的放大器设计思路.

摘要： 设计了一种基于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的高压脉冲电源.该发生器采用多只MOSFET的串联技术,形成高压、高重复频率开关组件.用高压开关组件开展脉冲发生器设计,搭建了一个15只1 kV的高速MOSFET串联的脉冲发生器实验装置,在500Ω 负载上获得前沿小于5 ns、幅度大于10 kV、脉宽约100 ns,瞬态频率达400 kHz的高压脉冲.设计的高压开关组件结构紧凑,可靠性高,可应用于多种脉冲发生器.

摘要： 设计了一种基于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的高压开关组件。通过串联20只1 kV的RF MOSFET单元电路,获得耐压10 kV以上的高速、高重复频率的开关组件。开展了高压开关组件的结构设计和1kV的RFMOSFET单元电路设计及散热设计。利用开关组件进行了10 kV脉冲源实验装置设计,测试结果发现脉冲前沿较仿真结果变缓。

摘要： 设计了一种基于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的高压开关组件.通过串联20只1 kV的RF MOSFET单元电路,获得耐压10 kV以上的高速、高重复频率的开关组件.开展了高压开关组件的结构设计和1 kV的RF MOSFET单元电路设计及散热设计.利用开关组件进行了10 kV脉冲源实验装置设计,测试结果发现脉冲前沿较仿真结果变缓.

摘要： A novel coherent ladar system with high repetition and wide bandwidth is proposed.Based on the I&Q modulator from the fiber communication community and the bandwidth synthesis technique,the proposed system provides wide bandwidth with high repetition rate,which is difficult for conversional ladar system based on tuning the wavelength of a tunable laser.The proposed system is expected to be useful for high range resolution imaging,Inverse Synthetic Aperture Ladar (ISAL),range resolved vibration measurement.The operation principle,system description,and signal processing method for bandwidth synthesis are discussed in the paper.And experiments are performe.d both in fiber delay line and free space.As a demonstration,the system generates signal with 6 GHz at repetition rate of 16.7 kHz.The resolution of the obtained images is finer than 2.5 cm.The experimental results demonstrates the effectiveness of the proposed system and the processing method.%该文提出一种新的同时具有高重复频率和大带宽性能的相干激光雷达系统.该系统基于I&Q调制器正交调制技术与带宽合成信号处理技术,使得系统能够同时满足大带宽和高重复频率的要求,解决了传统激光雷达宽带信号调制速度慢的问题.该系统能够生成高重频、大带宽的相干线性调频激光雷达信号,在高分辨距离成像、(逆)合成孔径激光雷达成像、距离分辨的振动测量等方面,具有重要的应用价值.文中阐述了宽带高重复频率调制的原理和方法、基于微波域频率步进的带宽合成信号处理方法,并进行光纤环路实验和自由空间实验.作为演示,该激光雷达系统获得了16.7 kHz重复频率、6 GHz带宽,实现了优于2.5 cm距离向分辨率成像及远距离运动目标逆合成孔径激光雷达成像.实验结果证明了该系统与方法的有效性.

摘要： 当固态Marx发生器工作于高重复频率时,半导体功率器件发热严重,限制了频率的提高,甚至会导致功率器件过热损坏.本文研究了一种典型的Marx发生器驱动电阻负载和DBD负载时的功率损耗,给出损耗模型和热模型.为验证理论分析,本文设计了一台原理样机,通过实验测量Marx发生器驱动电阻负载和DBD负载时,散热器的稳定温度与频率、脉宽、电压的关系.研究表明,功率损耗与频率成正比;驱动电阻负载时,脉宽与损耗成正比,驱动DBD负载时,脉宽对损耗影响不大;随着电压的升高,功率损耗增大.理论分析与实验结果吻合的较好,具有一定的有效性.

摘要： 超短脉冲激光技术是目前激光技术研究领域中最具活力的研究方向之一,尤其高重复频率全固态超短脉冲激光在科研、工业、医学、国防军事等领域具有广泛的应用价值.文中综述了目前几种重要的高重频全固态超短脉冲激光技术及其发展状况,并介绍了其在一些相关重要领域的应用状况。

摘要： 高重复频率可调谐TEA CO2激光器在激光化学、激光雷达、光泵远红外研究等领域有着十分广泛的应用前景。本文中，分别研究了注入锁定、低锐度F-P 耦合、光栅选线等三种调谐方法。采用光栅谐振腔，实现了平均功率千瓦级的高重复频率TEA CO2激光调谐输出。激光器输出10P(20)、10R(20)、9P(20)、9R(20)线的脉冲能量分别为5.8J、5.8J、5.5J、5.6J，重复频率200Hz。

摘要： 准相位匹配晶体在光参量放大过程具有更大的有效非线性系数,数值分析显示在光参量前级放大过程中就能够提供6.2×106的高增益饱和放大,参量转换效率大于25％,并基于准相位匹配的参量增益特性给出了一个全二极管激光器泵浦的亚TW级高重复频率OPCPA系统的优化设计.

摘要： 研究设计了高效均匀抽运、均匀冷却的聚光腔;采用双YAG棒中间加90°旋光器,输出镜采用特制的变反射率介质膜与全反镜构成非稳定谐振腔,使振荡极在较高输出能量时获得近衍射极限的激光输出;放大级采用光学性能一致的YAG棒(“姊妹棒”)中间加90°旋光器构成减少热退偏的放大单元,经过两个放大单元及相应的级间隔离光学扩束、匹配等减小光束畸变,获得了高重复频率、高光束质量、高峰值功率激光输出.其性能指标为:1)输出峰值功率:λ=1064NM,p=388mw/p,λ=532nm,P=158MW/p;2)脉冲宽度:τ=8ns(λ=1064nm),τ=6.8ns(λ=532nm);3)光束质量:M=1.62(1.6倍衍射极限);4)重复频率:f=61Hz;5)连续工作时间;τ=20min.

摘要： 本文报道了近期衍射输出相对论磁控管在低电压、短脉冲、高重复频率条件下的初步实验研究结果.当外加电压约180kV,磁场约0.12T时,输出微波功率最高可达120MW,微波频率2.3GHz,功率效率22％.在半高宽约7ns,平顶约2.5ns的电脉冲条件下,输出微波底宽3ns,半高宽1.5ns.当器件以50Hz和100Hz高重复频率运行时,输出微波幅值稳定性受电脉冲波动和通电螺线管内的电流波动影响较大,微波功率波动范围90MW至120MW.以脉冲串的形式、长时间高重频运行20000炮次后,器件内部无明显的烧蚀出现.

摘要： 采用串联单传输线、并联Blumlein脉冲形成线和高重复频率固体开关等技术路线开展了MHz重复频率脉冲功率技术研究.利用串联单传输线获得了幅度约200 kV,时间间隔约500 ns的双脉冲.利用并联使用的Blumlein系统和特殊设计的汇流/隔离网络获得了幅度约275 kV,时间间隔约500 ns的三脉冲.利用并联MOSFET和感应叠加原理研制了6 kV/2.5 MHz固体调制器.结果表明:3种方式均可以猝发MHz的方式输出高品质的高压脉冲串,可根据实际的需求选择合适技术路线.

摘要： 根据超宽带电磁脉冲的特点，提出了一种对通信系统实施压制干扰的方法。分析了高重复频率超宽带电磁脉冲对通信系统压制干扰的可行性;用实验进一步验证了超宽带电磁脉冲对通信系统的压制干扰效果。

摘要： 依据电压脉冲在传输线中的传播特性,分析了将形成线和传输线构成封闭回路,使电脉冲在其中反复循环,从而在高阻负载上得到高压多脉冲输出的可能性,并进行了电路模拟研究.利用Blumlein脉冲形成线系统和400 kV高压电缆组成封闭回路,进行了高压实验研究,在高阻约1 kΩ负载上得到了大于200 kV的多个脉冲输出,脉冲宽度120 ns、间隔不超过400 ns.研究表明,利用脉冲循环方法可以在较高阻抗的负载上产生MHz重复频率的高压多脉冲串,其脉冲质量与形成线开关状态密切相关.

摘要： 依据电压脉冲在传输线中的传播特性,分析了将形成线和传输线构成封闭回路,使电脉冲在其中反复循环,从而在高阻负载上得到高压多脉冲输出的可能性,并进行了电路模拟研究.利用Blumlein脉冲形成线系统和400 kV高压电缆组成封闭回路,进行了高压实验研究,在高阻约1 kΩ负载上得到了大于200 kV的多个脉冲输出,脉冲宽度120 ns、间隔不超过400 ns.研究表明,利用脉冲循环方法可以在较高阻抗的负载上产生MHz重复频率的高压多脉冲串,其脉冲质量与形成线开关状态密切相关.

摘要： 本发明提供一种获得高功率光学频率梳的方法，该方法采用至少四级光纤级联放大的方法，包括预放大系统、主放大系统，所述预放大系统包括至少两个掺镱单模光纤放大器，所述主放大系统包括至少两个大模场掺镱双包层光纤主放大器，将信号激光注入到一根普通的单模光纤中，然后连接波分复用器(WDM)后将激光引入预放大系统、主放大系统中进行放大，其优点在于可以将极低平均功率的光频梳激光放大到超过百瓦量级，大大降低了对种子光频梳激光功率的要求，结构简单，便于操作。

摘要： 本发明涉及一种高重复频率、高电压、亚纳秒前沿的脉冲产生装置及方法，脉冲产生装置包括多级阶梯状脉冲形成线，多级阶梯状脉冲形成线的输入端并联设置至少两只半绝缘砷化镓雪崩开关，各半绝缘砷化镓雪崩开关在时间上顺次导通；工作时，半绝缘砷化镓雪崩开关由光脉冲触发导通，每只开关以固定的重复频率工作。各并联的半绝缘砷化镓雪崩开关在时间上顺次导通。如果时间间隔为单只开关工作的时间周期除以开关联数量，本发明基于半绝缘砷化镓雪崩开关的脉冲产生装置及方法可实现高重复频率、高输出电压和亚纳秒脉冲前沿的脉冲输出。

摘要： 本发明公开了一种高稳定高重复频率单块光学频率梳的制作方法及设备，所述方法的具体步骤为：使用周期量级飞秒钛宝石振荡器输出高重复频率、宽谱、7fs以下脉宽飞秒脉冲；使用单块非线性晶体差频测量飞秒脉冲CEO；使用电路反馈技术将重复频率和CEO频率同时锁定到稳定的外部微波参考源上。所述设备主要由周期量级钛宝石振荡器、单块非线性晶体差频测量fceo装置和基于锁相原理控制的反馈电路装置组成。本发明具有设备结构紧凑；锁定时间长、输出可用功率高、相位噪声小等特点。主要应用在光频绝对测量、构成光钟、阿秒产生等科学研究中。

摘要： 本发明公开一种高重复频率的可重构光频率梳的实现方法、结构及电子设备，通过使用可集成式的微环腔结构，设计微腔的色散值为反常色散，借助微腔本身的三阶非线性效应产生宽带的锁模克尔光频率梳。再利用辅微腔和主微腔的“模式交叉”效应改变主微腔的局部色散，控制主微腔产生梳齿间距为整数倍自由光谱范围光频率梳。通过调控辅微腔的折射率，改变主辅微腔“模式交叉”位置，可以以微腔自由光谱范围为步进，对输出光学频率的重复频率进行双向连续调谐。克服了电光调制方案中需要使用微波源和调制器件这一基本限制，使用微腔器件本身的物理属性，充分利用光子器件大带宽的优势，产生具有太赫兹超高重复频率的光频率梳，且系统可实现高度集成化。

摘要： 本发明公开了一种产生高重复频率光学频率梳的方法，其技术方案的要点是，采用激光器上实现重复频率锁定的主动谐波锁模使激光器输出脉冲的重复频率是腔长的基次重复频率的N倍；其次利用多级级联放大对振荡器的种子脉冲进行光功率放大；然后利用载波包络相位零频自参考干涉仪测量谐波锁模脉冲的载波包络相位零频信号，并通过载波包络相位噪声前馈控制精确锁定谐波脉冲的零频抖动，得到高重复频率的光学频率梳。本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种摆脱了激光器腔长的束缚的产生高重复频率光学频率梳的方法。

摘要： 本发明提出了一种高重复频率高光束质量的窄脉宽激光器，包括依次设置的电光调Q谐振腔、第一光隔离器、双程放大模块、第一二分之一波片、第二光隔离器和光束质量优化模块，电光调Q谐振腔、第一光隔离器、双程放大模块、第一二分之一波片、第二光隔离器与光束质量优化模块的中心点在同一水平线上。本发明实现了高重频、高光束质量的窄脉宽激光脉冲输出，解决了传统激光器在功率放大过程中热效应引入的光束质量严重恶化问题，有效的提升了激光雷达、激光加工、光电对抗等领域的工作效率，实现高峰值功率高光束质量的激光输出。

摘要： 本发明公开了一种高功率高重复频率百皮秒激光器，包括：种子激光器发出第一频率种子光，经第一光隔离器进入一个双通放大器进行放大，依次通过第一反射镜、第一光束整形器、第一单通放大器、第二反射镜、第三反射镜、第二光束整形器以及第二光隔离器后，进入SBS脉冲压缩器将第一频率种子光压缩至第二频率激光；第二频率激光依次通过第四反射镜、第三光束整形器、若干第二单通放大器、第五反射镜、第六反射镜、第四光束整形器、若干四通板条放大器进行放大；放大后的激光通过第七反射镜、第五光束整形器、倍频器后产生第三频率激光，最后通过分光镜输出。本发明克服了固体SBS介质尺寸小、高功率激光对SBS材料的损伤和输出窄脉宽激光功率低等问题。

摘要： 本实用新型公开了一种产生高重复频率光学频率梳的装置，其特征在于：包括顺次连接的标准频率源H、射频信号发生器G、锁模激光器A、光放大器B、压缩器C、声光频移器(AOFS)D，所述的声光频移器(AOFS)D后设置有顺次设有曲面镜M、自参考零频干涉探测仪F、声光频移器的调制驱动电路E反馈于声光频移器(AOFS)D。本实用新型目的是克服了现有技术的不足，提供一种摆脱了激光器腔长的束缚的产生高重复频率光学频率梳的装置。

摘要： 本实用新型提出了一种高重复频率高光束质量的窄脉宽激光器，包括依次设置的电光调Q谐振腔、第一光隔离器、双程放大模块、第一二分之一波片、第二光隔离器和光束质量优化模块，电光调Q谐振腔、第一光隔离器、双程放大模块、第一二分之一波片、第二光隔离器与光束质量优化模块的中心点在同一水平线上。本实用新型实现了高重频、高光束质量的窄脉宽激光脉冲输出，解决了传统激光器在功率放大过程中热效应引入的光束质量严重恶化问题，有效的提升了激光雷达、激光加工、光电对抗等领域的工作效率，实现高峰值功率高光束质量的激光输出。

摘要： 本实用新型涉及一种基于色散波的THz高重复频率高功率飞秒光纤激光器，包括掺铒光纤激光器种子源、频率提升部分、放大部分和脉宽压缩部分；掺铒光纤激光器种子源的输出端通过高非线性光纤与频率提升部分连接，频率提升部分的输出端连接至放大部分，放大部分包括预放大部分和两级主放大部分，放大部分的输出端与脉宽压缩部分相连；掺铒光纤激光器种子源产生的激光信号经高非线性光纤的非线性频率转换，并经过频率提升部分将其频率提升至THz高重复频率，THz高重复频率的激光信号经预放大部分和两级主放大部分进行功率放大，再经过脉宽压缩部分，输出THz高重复频率的高功率飞秒脉冲信号。本实用新型安装结构简单，易于实现，成本低廉，便于推广。