非链式脉冲DF激光器增益分布特性

潘其坤; 谢京江; 谢冀江; 张来明; 阮鹏; 杨贵龙; 郭劲

非链式脉冲DF激光器增益分布特性

1.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,吉林长春 130033;
2.
中国科学院大学,北京 100049

基金项目:

科技部国际合作专项基金（2011DFR10320）;中国科学院创新基金（CXJJ-11-Q80）

详细信息

作者简介:
潘其坤（1985- ），男，博士生，主要从事脉冲激光器及其应用技术方面的研究。Email：panqikun2005@163.com；谢冀江（1959- ），男，研究员，博士生导师，主要从事激光器及其应用技术方面的研究。Email：Laserxjj@163.com

潘其坤（1985- ），男，博士生，主要从事脉冲激光器及其应用技术方面的研究。Email：panqikun2005@163.com；谢冀江（1959- ），男，研究员，博士生导师，主要从事激光器及其应用技术方面的研究。Email：Laserxjj@163.com

中图分类号: TN248.5

Investigation on gain distribution characteristic of non-chain pulsed DF laser

1.
State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

摘要: 为了研究非链式脉冲DF激光器的增益分布特性，在考虑谱线碰撞加宽和多普勒加宽对增益系数影响的基础上，运用变耦合率法给出了计算增益系数的简便公式。利用光阑移动扫描采样法，实验测量了不同输出镜透过率条件下DF激光器增益区横截面上各采样点的激光输出功率。对于每个采样点，计算得到两个独立的增益系数，其标准差差小于3%。激光平均增益系数为2.594 3 m-1，非输出损耗系数为1.243 5 m-1。对各采样点的增益系数进行二维插值，结果显示在激光增益区横截面上增益系数呈现中央高、边缘低的超高斯分布。研究成果可为非链式脉冲DF激光器谐振腔和电极结构设计提供依据，并可为该激光器的气体放电均匀性分析提供参考。
- DF激光器 /
- 增益分布 /
- 变耦合率法 /
- 二维插值
Abstract: In order to investigate the gain distribution characteristic of non-chain pulsed DF laser, based on the influence of collision widen and Doppler widen of spectrum on gain coefficient, the simple equations were given to calculate the gain coefficient using the variable output coupling method. Under the conditions of different output mirror transmission, utilizing the method of moving iris to scan sample, the DF laser output power of every sampling position had been measured on the cross-section of gain medium. For arbitrary sampling position, two independent gain coefficients were calculated which standard deviation was less than 3%. Average gain coefficient of DF laser was 2.594 3 m-1 and the non-output loss coefficient was 1.243 5 m-1. For gain coefficients of each sampling position, two-dimensional interpolation algorithm had been used to obtain gain distribution on the cross-section of gain medium. The calculation showed that the gain coefficients submitted to supper-Gauss-Poisson distribution which was high in the central and low in the margin. The investigation could provide a guide to design resonator and electrode structure of non-chain pulse DF laser, and provide a reference to analyze the uniformity of gas discharge of this laser.
- DF laser /
- gain distribution /
- variable output coupling method /
- two-dimensional interpolation algorithm

[1]	Tang Litie, Yu Zhichuang, Zhao Lezhi, et al. Total pressure losing of nozzles flow in DF/HF chemical laser by numerical simulation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5):1194-1197. (in Chinese)
[2]
[3]	Zheng Shouguo, Li Miao, Zhang Jian,et al. Design and implementation of trace N2O detection system[J]. Optics and Precision Engineering, 2012, 20(10): 2154-2160. (in Chinese)
[4]	唐力铁, 于志闯, 赵乐至, 等. DF/HF化学激光器喷管总压损失的数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5):1194-1197.
[5]
[6]	Huang Ke, Tang Ying, Yi Aiping, et al. Characteristics of non-chain discharge-pumped pulse HF laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(6): 1026-1029. (in Chinese)
[7]
[8]	Guo Shaofeng, Lu Qisheng, Shu Bohong. Measurement of LIDT in fluoride glass irradiated by CW DF laser and analysis of damage mechanism[J]. Infrared and Laser Engineering, 2002, 31(3): 272-274. (in Chinese)
[9]	郑守国, 李淼, 张建, 等. 痕量N2O 气体检测系统的设计与实现[J]. 光学精密工程, 2012, 20(10): 2154-2160.
[10]	Duo Liping, Jin Yuqi, Yang Boling. Test Diagnosis Technology for Gas Flow Chemical Laser[M]. Beijing: Science Press, 2008. (in Chinese)
[11]
[12]	Otto W F, Lewis J T, Bartolotta C S, et al. An automated gain measurement system for high-energy chemical lasers[C]//SPIE, 1978, 134-138.
[13]	Duo Liping, Min Xiangde, Sun Yizhu, et al. Study of 2D small-signal gain for a supersonic COIL by a scanning mirror[J]. High Power Laser and Particle Beams, 1999, 11(4): 385-388. (in Chinese)
[14]
[15]	黄珂, 唐影, 易爱平, 等. 非链式电激励脉冲HF激光器[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(6): 1026-1029.
[16]	Tate R F, Hunt B S, Helms C A, et al. Spatial gain measurements in a chemical oxygen iodine laser[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1995, 31(9): 1632-1636.
[17]
[18]	Tang Litie. Technique of measuring the average small signal gain and saturation photic intensity[J]. Infrared and Laser Engineering, 2006, 35(S3): 339-341. (in Chinese)
[19]	Zhou Bingkun, Gao Yizhi, Chen Tirong, et al. Laser Principle [M]. Beijing: National Defense and Industry Press, 2004. (in Chinese)
[20]
[21]	郭少峰, 陆启生, 舒柏宏. DF激光作用下氟玻璃破坏阈值的测量及机理[J]. 红外与激光工程, 2002, 31(3): 272-274.
[22]
[23]
[24]	多丽萍, 金玉奇, 杨柏龄. 气流化学激光测试诊断技术[M]. 北京: 科学出版社, 2008.
[25]
[26]
[27]
[28]	多丽萍, 闵祥德, 孙以珠, 等. 转镜扫描测量超音速氧碘化学激光器二维增益分布[J]. 强激光与离子束, 1999, 11(4): 385-388.
[29]
[30]
[31]
[32]	唐力铁. 一种测量平均小信号增益及饱和光强方法[J]. 红外与激光工程, 2006, 35(S3): 339-341.
[33]
[34]
[35]	周炳坤, 高以智, 陈倜嵘, 等. 激光原理[M]. 北京: 国防工业出版社, 2004.

[1]	许湘钰, 刘召强, 贾童, 楚春双, 张勇辉, 张紫辉. 增益分布对GaN基蓝光微盘激光器模式分布和发光功率的影响 . 红外与激光工程, 2024, 53(1): 20230401-1-20230401-8. doi: 10.3788/IRLA20230401
[2]	常琦, 侯天悦, 邓宇, 常洪祥, 龙金虎, 马鹏飞, 粟荣涛, 马阎星, 周朴. 基于二维光场计算的400束规模激光相干合成 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20220276-1-20220276-2. doi: 10.3788/IRLA20220276
[3]	叶俊, 张扬, 梁峻锐, 马小雅, 许将明, 周朴. 混合增益2 kW输出随机光纤激光器 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20220453-1-20220453-2. doi: 10.3788/IRLA20220453
[4]	胡文彬, 吴丰, 甘维兵, 李盛, 陈钢, 艾凌云. 基于二维激光扫描技术的罐道检测算法 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20200480-1-20200480-7. doi: 10.3788/IRLA20200480
[5]	许航瑀, 王鹏, 陈效双, 胡伟达. 二维半导体红外光电探测器研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211017-1-20211017-14. doi: 10.3788/IRLA20211017
[6]	陈红富, 罗曼, 沈倪明, 徐腾飞, 秦嘉怡, 胡伟达, 陈效双, 余晨辉. 二维层状材料异质结光电探测器研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211018-1-20211018-11. doi: 10.3788/IRLA20211018
[7]	张韵, 刘博文, 宋寰宇, 李源, 柴路, 胡明列. 增益分布对皮秒脉冲自相似放大的影响 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20190565-1-20190565-10. doi: 10.3788/IRLA20190565
[8]	郭波. 基于二维材料非线性效应的多波长超快激光器研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 103002-0103002(22). doi: 10.3788/IRLA201948.0103002
[9]	陈红江, 聂晓明, 王梦成. 基于二维激光多普勒测速仪的车载组合导航系统 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1217008-1217008(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1217008
[10]	张燕, 赵会民, 刘作军, 杨鹏. 应用二维激光雷达的地形识别系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 830002-0830002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0830002
[11]	李世俊, 陈立恒, 冯文田, 吴愉华. 太阳同步轨道二维变姿态空间相机的外热流计算 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 917008-0917008(10). doi: 10.3788/IRLA201847.0917008
[12]	毛梦涛, 陈锦辉, 丁梓轩, 徐飞. 基于光纤二维材料集成器件的脉冲激光器及外场调控(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 803003-0803003(13). doi: 10.3788/IRLA201847.0803003
[13]	阮鹏, 潘其坤, 谢冀江, 刘春玲, 柴源. 非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 205004-0205004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0205004
[14]	张瑞, 王志斌, 温廷敦, 张敏娟, 李克武. 基于二维激光告警的闪耀光栅设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1020004-1020004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1020004
[15]	唐力铁, 李艳娜, 赵乐至. 燃烧驱动CW DF/HF化学激光器总压损失的一维气体动力学理论分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705001-0705001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0705001
[16]	毛博年, 孟新, 卞春江, 高东, 张磊. 二维耦合光学摆镜伺服控制系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 544-548.
[17]	李晓, 张瑞, 王志斌, 黄艳飞. 二维激光告警光学系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1806-1810.
[18]	宋俊玲, 洪延姬, 王广宇, 潘虎. 光线分布对基于TDLAS温度场二维重建的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2460-2465.
[19]	张敏, 梁雁冰. 二维四边形位置敏感探测器实验研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 459-464.
[20]	陈哲, 吕锋, 葛菁华, 张军, 余健辉, 林宏奂, 隋展. 增强偏振态二维无序分布特性的光学晶体退偏器 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1258-1264.

点击查看大图

计量

文章访问数: 312
HTML全文浏览量: 56
PDF下载量: 177
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

非链式脉冲DF激光器增益分布特性

Investigation on gain distribution characteristic of non-chain pulsed DF laser

计量

非链式脉冲DF激光器增益分布特性

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,吉林长春 130033;

2. 中国科学院大学,北京 100049

English Abstract

Investigation on gain distribution characteristic of non-chain pulsed DF laser

1. State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

全文HTML

目录

留言板

非链式脉冲DF激光器增益分布特性

Investigation on gain distribution characteristic of non-chain pulsed DF laser

计量

出版历程

非链式脉冲DF激光器增益分布特性

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室,吉林 长春 130033; 2. 中国科学院大学,北京 100049

English Abstract

Investigation on gain distribution characteristic of non-chain pulsed DF laser

1. State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China; 2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

全文HTML

目录

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,吉林长春 130033;

2. 中国科学院大学,北京 100049

1. State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China