光电工程师社区

标题: 如何使用CEO PowerPULSETM模块进行激光脉冲序列放大 [打印本页]

作者: optomaster 时间: 2011-11-4 16:07
标题: 如何使用CEO PowerPULSETM模块进行激光脉冲序列放大
高峰值功率光学脉冲在工业、科研、以及军事等领域均有广泛应用。实际使用中的脉冲序列设计包括，宽度为数十皮秒，重复率在MHz范围，持续1-5ms或者更长时间的脉冲群。在这些条件的限制下，为了维持脉冲序列的放大效果，需要较高的平均功率。典型的脉冲泵浦放大器可以获得较高的增益，但其总平均功率会受到一定的限制。
CEO特别为高能量、准连续运行的应用开发了一系列的激光放大器产品。PowerPULSETM激光放大器可以运行在较高的泵浦功率，泵浦时间可以在毫秒量级。这就允许了在低的热负荷和长时间范围下提供很高的放大倍数。这些产品在闪光灯泵浦系统中，均有广泛的需求。利用我们的放大技术，可以获得更加稳定的激光脉冲序列，因此仅需更少的装置，更少的增益介质，和更低的整体成本。

脉冲序列简介
在很多应用中都需要使用高重复率、高峰值功率的激光脉冲。通常，这些脉冲是通过锁模激光振荡，光纤激光振荡，或调制连续光纤激光器产生。将这些脉冲放大到可使用的峰值功率很有挑战性，因为典型的种子激光源需要30dB或更高的增益倍数。
如果应用允许，这些从种子激光器产生的脉冲可以被斩波成一系列所谓的“宏观脉冲”。每一个“宏观脉冲”拥有一系列的和种子激光器相同重复率的光学脉冲。这个概念如图1所示。
图1所描述的光学脉冲序列通常重复率在1-5Hz，形成的宏观脉冲在1-5ms长度。PowerPULSETM模块则可以用来放大这些类型的脉冲，因为它可以在较高的平均功率下运行，并能提供很大的放大倍数。
激光放大器的类型对一个系统来说尤为重要。为您的应用选择合适的PowerPULSE模块，最初的设计调查应该包含放大器的泵浦时间，泵浦VS输入脉冲定相，多次经过结构和不同阶段之间的放大倍数等，用户应该充分考虑这些因素再做决定。然后，虚拟脉冲序列模拟和系统层面的放大器模拟可以获得合适的系统设计，并减少得到“首脉冲”的时间。NGCEO可为您提供模拟设备。

图1 重复率为2Hz的脉冲序列

脉冲放大的应用
一般的脉冲序列放大器系统如图2所示。这个系统是专为放大锁模、10ps、400Mhz 激光序列而设计的，其宏观脉冲周期为1.2ms。整个脉冲序列的重复率为2Hz。放大后的脉冲注入到一个已经建立好的腔中。经过腔的作用，便能获得高于5MW的峰值功率。激光源可在1ms内发出0.5W 功率和峰值功率大约为125W的激光。这等同于单脉冲拥有0.5mJ的能量。

图2，脉冲序列放大器的结构示意图，展示了PowerPULSE模块的多次通过和级联运行模式。该示意图获得了Dr. Russell Wilcox, Lawrence Berkeley National Lab的允许。

在第一阶段, RBA20放大器是用来产生双次经过获得100倍增益，或者单次经过获得10倍增益。经过第一阶段后，光束拥有大约50W的平均功率（50mJ 单脉冲）。更大的REA4006放大器，用于单次经过获得4x 放大倍数，达到200W的输出功率。该系统可以得到单脉冲超过500mJ能量的脉冲序列，此时PowerPULSE模块运行在最大的泵浦电流值（180A）。

激光脉冲放大器
CEO 的PowerPULSE激光放大器，运行在准连续模式，可产生泵浦时间在毫秒量级的高功率脉冲，且在长时间范围内提供较高的放大倍数。这些产品在闪光灯泵浦系统中，均有广泛的应用。
激光放大器在任何激光系统中都是最基本的构成模块。图2所示的激光放大器，是基于Nd：YAG增益物质，利用激光二极管巴条提供光学泵浦能量的放大器。放大器采用了侧面泵浦形式，并有配有水冷。（图3）
Power PULSE的灵活设计使得晶体棒的直径可从2mm-15mm、长度从30mm到170mm皆可。储存能量超过4焦耳，重复率超过1KHz。
CEO提供模块化的设备，客户可以从我们超过170种标准产品中选择合适的放大器模块，同时我们也可根据用户要求进行定制。

图3 REA 截面图

美国CEO公司在中国的经销商--科艺仪器公司，为中国客户提供本地的销售和售后服务。科艺仪器在中国大陆及香港、台湾、新加坡等地均设有办事处或分公司，都有经验丰富的销售人员随时为您提供优质的服务，包括产品选择，价格咨询，产品递送和售后服务等。科艺仪器公司网址http://www.anpico.com，欢迎访问或拨打400－886－0017来电垂询。

欢迎光临光电工程师社区 (http://bbs.oecr.com/)