留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

钕玻璃宽带激光放大能量提取效率研究

范广鑫 隋展 张彬 高妍琦

范广鑫, 隋展, 张彬, 等. 钕玻璃宽带激光放大能量提取效率研究[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31: 111001. doi: 10.11884/HPLPB201931.190095
引用本文: 范广鑫, 隋展, 张彬, 等. 钕玻璃宽带激光放大能量提取效率研究[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31: 111001. doi: 10.11884/HPLPB201931.190095
FAN Guangxin, SUI Zhan, ZHANG Bin, et al. Energy extraction efficiency of broad-band laser in neodymium glass laser amplifiers[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31: 111001. doi: 10.11884/HPLPB201931.190095
Citation: FAN Guangxin, SUI Zhan, ZHANG Bin, et al. Energy extraction efficiency of broad-band laser in neodymium glass laser amplifiers[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31: 111001. doi: 10.11884/HPLPB201931.190095

钕玻璃宽带激光放大能量提取效率研究

doi: 10.11884/HPLPB201931.190095
基金项目: 

科学挑战计划项目 TZ2016005

国家自然科学基金项目 11604317

国家自然科学基金项目 11604318

国家自然科学基金项目 11804321

详细信息
    作者简介:

    范广鑫(1993—), 男,硕士研究生,从事高功率激光技术应用研究; fgx0792@163.com

  • 中图分类号: 140.3055

Energy extraction efficiency of broad-band laser in neodymium glass laser amplifiers

  • 摘要: 基于钕玻璃宽带脉冲激光放大模型,采用数值模拟的方法,研究了钕玻璃放大器对不同输入光通量、不同脉宽以及不同带宽(或波长分布)脉冲激光放大的能量提取效率。计算结果表明,钕玻璃宽带放大能量提取效率随着输入光通量的增加而提高,并最终趋于某一定值。对于以均匀加宽为主的介质,随着带宽的增加,能量提取效率逐渐下降;对于以非均匀加宽为主的介质,随着带宽的增加,能量提取效率先逐渐升高,达到最大值后开始下降。对于均匀加宽与非均匀加宽线宽比为0.1的混合加宽介质,在饱和通量输入条件下,使用宽带激光能够带来大约80%的效率提升。
  • 图  1  钕玻璃的谱线加宽机制

    Figure  1.  Spectral line broadening mechanism of neodymium glass

    图  2  输出能量密度随增益介质长度的变化

    Figure  2.  Output energy density varies with gain medium length

    图  3  能量提取效率随输入光通量的变化

    Figure  3.  Energy extraction efficiency varies with input luminous flux

    图  4  能量提取效率随脉宽的变化

    Figure  4.  Energy extraction efficiency varies with pulse width

    图  5  小信号输入时与饱和通量输入时能量提取效率与ΔνL的关系

    Figure  5.  Relationship between energy extraction efficiency and ΔνL for small signal input and saturated flux input

    图  6  输出脉冲的光谱与时间波形

    Figure  6.  Spectral and time waveform of the output pulse

    图  7  小信号输入时与饱和通量输入时能量提取效率与ΔνL的关系

    Figure  7.  Relationship between energy extraction efficiency and ΔνL for small signal input and saturation flux input

    表  1  N31型钕玻璃的基本参数

    Table  1.   Basic parameters of N31 neodymium glass

    σ/10-20 cm2 τrad/μs Δλeff/nm n1053 nm τp/ns τf/ns
    3.8 351 25.8 1.535 50 0.25
    下载: 导出CSV
  • [1] 张小民. 宽带高功率激光系统总体与关键技术研究[D]. 上海: 复旦大学, 2006: 46-48.

    Zhang Xiaomin. Research on the overall and key technologies of broadband high power laser systems. Shanghai: Fudan University, 2006: 46-48
    [2] 邓锡铭, 余文炎. 用增加频带带宽的方法提高钕玻璃高功率激光器的输出功率[J]. 光学学报, 1983, 3(2): 97. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB198302000.htm

    Deng Ximing, Yu Wenyan. Output power increase of high power Nd: glass laser by bandwidth. Acta Optica Sinica, 1983, 3(2): 97 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB198302000.htm
    [3] 杨菁. 高功率固体激光装置的优化设计及综合评估方法研究[D]. 济南: 山东大学, 2005: 53.

    Yang Jing. Research on optimization design and comprehensive evaluation method of high power solid-state laser device. Ji'nan: Shandong University, 2005: 53
    [4] Hall D W, Hagen W F, Weber M J. Modeling broad-band and multiple-frequency energy extraction from glass laser amplifiers[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1986, 22(6): 793-796. doi: 10.1109/JQE.1986.1073058
    [5] Dumanchin R. Analysis of giant pulse amplification in Nd3+ doped glass[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1971, 7(2): 53-59. doi: 10.1109/JQE.1971.1076592
    [6] 范滇元, 余文炎. 高功率多程放大器[J]. 中国激光, 1980, 7(9): 1-6. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JJZZ198009000.htm

    Fan Dianyuan, Yu Wenyan. High power multi-pass amplifier. Chinese Journal of Lasers, 1980, 7(9): 1-6 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JJZZ198009000.htm
    [7] 干福熹. 玻璃的光学和光谱性质[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1992: 207-209.

    Gan Fuxi. Optical and spectral properties of glass. Shanghai: Shanghai Science and Technology Press, 1992: 207-209
    [8] Hall D, Hass R A, Krupke W, et al. Spectral and polarization hole burning in neodymium glass lasers[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1983, 19(11): 1704-1717. doi: 10.1109/JQE.1983.1071789
    [9] Rotter M D, Hass R A. Spectral characteristics of short-pulse amplifiers[J]. Optics Communications, 1984, 71(5): 311-316.
    [10] 刘兰琴, 粟敬钦, 罗斌, 等. 基于混合加宽的宽带激光脉冲放大的物理模型[J]. 物理学报, 2007, 56(11): 6749-6753. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB200711099.htm

    Liu Lanqin, Su Jingqin, Luo Bin, et al. Physical modeling of broadband pulsed laser amplification process based on hybrid-widened linewidth. Acta Physica Sinica, 2007, 56(11): 6749-6753 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB200711099.htm
    [11] 胡丽丽, 陈树彬, 孟涛, 等. 大口径高性能激光钕玻璃研究进展[J]. 强激光与粒子束, 2011, 23(10): 2560-2564. http://www.hplpb.com.cn/article/id/5117

    Hu Lili, Chen Shubin, Meng Tao, et al. Advances in high performance large aperture neodymium laser glasses. High Power Laser and Particle Beams, 2011, 23(10): 2560-2564 http://www.hplpb.com.cn/article/id/5117
  • 加载中
图(7) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  1388
  • HTML全文浏览量:  311
  • PDF下载量:  56
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-09
  • 修回日期:  2019-08-26
  • 刊出日期:  2019-11-15

目录

    /

    返回文章
    返回