【摘 要】
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上海软X射线自由电子激光用户装置(SXFEL)是我国首台可以运行在水窗波段的自由电子激光装置,未来可以为5个实验线站供光,其主要运行模式为自放大自发辐射模式以及外种子模式.本文就SXFEL的外种子模式进行了从头到尾的模拟研究,主要包括EEHG-HGHG混合级联与单级EEHG两种方案.模拟结果表明,虽然EEHG-HGHG混合级联模式较为复杂,但能够产生更高功率的高次谐波辐射.除此之外,我们还研究了各种三维效应对EEHG的影响.模拟和分析结果表明,通过上述两种方案,采用紫外波段的种子激光,用户可以得到全相干、
【机 构】
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中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院 上海高等研究院,上海 201210;中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800
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上海软X射线自由电子激光用户装置(SXFEL)是我国首台可以运行在水窗波段的自由电子激光装置,未来可以为5个实验线站供光,其主要运行模式为自放大自发辐射模式以及外种子模式.本文就SXFEL的外种子模式进行了从头到尾的模拟研究,主要包括EEHG-HGHG混合级联与单级EEHG两种方案.模拟结果表明,虽然EEHG-HGHG混合级联模式较为复杂,但能够产生更高功率的高次谐波辐射.除此之外,我们还研究了各种三维效应对EEHG的影响.模拟和分析结果表明,通过上述两种方案,采用紫外波段的种子激光,用户可以得到全相干、窄带宽、短脉冲的水窗波段自由电子激光.
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提出了一种基于4-f成像的新型碟片多程泵浦方案.该方案由一片大抛物镜和两组转折棱镜组成多程泵浦的基本传输结构.这种方案拥有0～90°的理论通光孔径角,比目前常见的泵浦结构方案的通光孔径角范围都更宽.在该方案中,碟片上的泵浦光斑具有良好的重合性和锐利的边缘.该泵浦结构在注入344 W、18次泵浦的条件下实现了141 W的多模激光输出,光-光转换效率达到41％,斜率效率接近50％.
高功率蓝光半导体激光可广泛应用于高反射高导电材料的加工中.阐述了一种高效紧凑的高功率高亮度蓝光半导体激光光纤耦合的实现方法,将27只蓝光单管组成3×9阵列并耦合进100μm/NA0.2的光纤中.研制出的光纤耦合模块可实现450 nm波段蓝光LD输出,功率约75 W,电光效率约28％,还可采用偏振合束进一步提升光纤耦合激光功率.
双光子吸收碱金属蒸汽激光器(TPAL)在基础研究和国防工程中有重要的应用前景,近些年来已成为激光领域研究热点之一,但TPAL还缺少相关的理论模型.因此,本文基于碱金属原子的双光子吸收能级跃迁过程构建速率方程,并建立了TPAL理论模型,研究了单波长泵浦双光子吸收铷蒸汽激光器(Rb-TPAL)的工作特性,分析了泵浦光束腰位置、蒸汽池温度以及泵浦功率对Rb-TPAL蓝光输出特性的影响.结果表明,通过优化泵浦光束腰位置和蒸汽池温度,在高功率泵浦情况下,Rb-TPAL可获得高功率蓝光激光输出.
为了提高5052铝合金的粘接性能,利用脉冲光纤激光的短脉冲和高峰值功率的特性,对铝合金试件进行了激光毛化试验研究.通过正交实验法,研究了平均功率、扫描速度、脉冲频率和脉冲宽度等工艺参数对激光毛化质量的影响,以及各工艺参数的影响权重,并求得最佳工艺参数,最佳工艺参数为平均功率90 W、扫描速度10 mm/s、脉冲频率1000 kHz、脉冲宽度200 ns.根据优化后的工艺参数,加工获得了粗糙度2.35μm,然后对激光毛化后的铝合金试件进行单搭接拉伸试验,研究发现粘接强度随着粗糙度的增大而增大,当粗糙度到达一
常规高功率激光器以连续或者长脉冲方式工作,与物质作用主要是依靠单一“加热”模式,针对其对复杂目标作用能力有限的问题,提出一种连续和脉冲激光同时输出,脉宽、重频可调的新体制高功率激光技术,激光放大链路以特殊时域模式工作,即高重频脉冲与连续运转同时输出,在重频10 kHz时,实现输出功率4800 W,其中连续激光功率3600 W,脉冲激光功率1200 W,脉冲宽度为3.6 ns;在重频100 kHz时,实现输出功率4920 W,其中连续激光功率3100 W,脉冲激光功率1820 W,脉冲宽度为7 ns,光束质
通过一维粒子模拟研究了利用相对论少周期强激光与固体密度等离子体表面相互作用实现单个孤立阿秒光脉冲产生的参数条件.主要研究描述相互作用的多维参数,如激光强度、入射角和等离子体标尺长度等,对相对论高次谐波能量转换效率和孤立阿秒光脉冲分离度的影响.研究发现,虽然激光等离子体参数对阿秒光脉冲产生的影响是复杂的,但是存在着能够实现大能量孤立阿秒光脉冲的最佳等离子体标尺长度和最佳入射角.当其他相互作用条件确定时,使用中等强度的相对论强激光可以在较宽的参数范围内实现孤立的阿秒光脉冲.大角度入射时,孤立阿秒光脉冲的分离度
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