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标题: 千赫兹皮秒激光及再生放大器——北京工业大学 [打印本页]

作者: constant 时间: 2009-7-10 10:04
标题: 千赫兹皮秒激光及再生放大器——北京工业大学
我就读于北京工业大学激光工程研究院，从事超快激光器方面的研究，并且热衷于将先进的激光器迅速产品化。
看到别人在论坛里发的关于皮秒激光器的帖子，很不错。这次出差去长春，长春天文台的韩老师一直在建议我要注重宣传自己的东西，我想也是，学校的科研能力强，但是宣传力度不够，要想能养活自己，就得善于宣传自己。今天整理了这份帖子，和大家分享一下，希望大家能多多的支持，希望国产皮秒激光器早日能和进口激光器平起平坐。
一直有人在说，高校就是搞搞研究，产品化不行，稳定性不行，我还真就不信这个邪了，大家看看我们做的激光器，希望多提些建议啊。
我们实验室搞皮秒激光器已经有年头了，国内外在做皮秒激光器产品的厂商也知道一些，比如High Q laser，ekspla, photonics，国科等等。在进行这款激光器设计的时候，我心里暗自发誓，我不满足要做国内第一，我还要能赶超国外的厂商。
发张图片

这张照片是我们在长春天文台实际使用激光器时拍下的，整机长度550mm，宽度263mm，高130mm，激光器整体密封，可应用于恶劣的工作环境。激光器的重复频率是1000HZ，单脉冲能量>1.8mJ@532nm，>3.5W@1064nm，平均功率大于1.8W，脉冲宽度15ps，光斑直径2.5mm。
下图是用相干公司的cohu47光束质量分析仪测量出的输出激光的能量分布图。

示波器波形如下图
大家最关心的一个问题是激光器稳定性怎么样，下图是采用相干公司的3sigma功率计自动记录的12小时稳定性。
2009年7月1日长春站首次采用这台KHz激光器进行人造卫星激光测距，成功测得GIOVEB、Etalon2、glonass115等高轨道卫星和lageos、Ajisai、champ等中近地卫星，实现了KHz卫星激光测距，下图为长春站在KHz频率下观测BeaconC卫星的观测界面。

未命名.JPG (163.23 KB, 下载次数: 31)

IMG_0168.jpg (3.43 MB, 下载次数: 15)

再生放大成长过程波形.JPG (113.6 KB, 下载次数: 32)

长春24小时稳定性图片.JPG (178.46 KB, 下载次数: 27)

人造卫星测距回波率.JPG (203.31 KB, 下载次数: 46)

作者: linjipeng 时间: 2009-7-10 10:27
赞一个！

！

作者: constant 时间: 2009-7-10 10:33
非常感谢，希望多提些宝贵意见啊。

作者: ydlaser 时间: 2009-7-10 17:23
顶了再说....

作者: wwwcai 时间: 2009-7-12 02:05
不错，呱唧呱唧，信了你的邪。光斑圆度要再好点就好了；稳定行测试时间更长就好了，上百上千小时；脉冲重复频率更高，功率更大就更好了。

作者: constant 时间: 2009-7-12 09:19
是的，光斑再整好些，现在高重复频率的正在研制中，频率上去了，平均功率也就容易上去了。
现在我知道的皮秒激光器的应用领域有测距，和微加工，其他的我没调研过，听说搞超硬的也有需要，如果有需要朋友，可以试用。
还有啊，激光器的震动性测试怎么测试啊？有什么标准么？希望有兴趣的朋友们多多交流啊，我对激光器的稳定性非常感兴趣。有对机械结构有研究的希望给小弟支支招。

作者: sinostudio 时间: 2009-7-13 09:35
我以前做过军品，对可靠性要求机严。高低温，振动冲击，湿热，酸雾等等！
很讲究！但是做民品的话，要求就简单多了。不同用处，对可靠性有不同的检测方法！

作者: constant 时间: 2009-7-13 10:52
谢谢大家了，我有些理论方面的问题，搞得不是很明白，关于再生放大增益和损耗的确定方法的，昨天和师弟讨论了一下，没得出结论来，我一会儿把手头上的活忙完，贴上图片，希望理论牛人帮我分析分析，给些指点。

作者: bai3697 时间: 2009-7-13 13:59
顶一个，我也是做激光器方面的学生，大家可以交流交流

作者: 再也不能这样 时间: 2009-7-13 15:04
好啊，敢于宣传，勇于宣传。把东西做好，卖好，动脑出力的人钱赚好，良性循环就开始了。

作者: constant 时间: 2009-7-15 14:32
下面这幅图形中给出的是再生放大腔在没有种子光导入情况下，在某个腔镜处(微小漏光)用光电管探测到的调Q波形建立的全过程(此时激光器输出光很弱，基本都憋在腔内损耗掉了)。
我想问的是，如何根据这个实测的波形来计算出激光腔的增益和呢？他说采用的是速率方程(laser rate equation), T在这里是个甚么物理量呢？波形中，黑色线条为实测波形，红色为计算出来的波形，拟合的很好，公式是什么呢？
还有，他说根据再生放大腔调Q建立过程波形的衰减时间(

decay time)可以估计出激光在再生放大腔内往返一周(roundtrip)的损耗，这又是怎么计算出来的呢？希望得到高人的指点。

作者: shenlan6263 时间: 2009-7-16 11:45
我们国科也做皮秒激光器已经销售4台，现在正在组织产业联盟（国内品牌），很希望和李老师有技术上的交流和合作。

作者: wwwcai 时间: 2009-7-16 12:28
效益不错啊

～～～～～～～～～～～～～～

作者: constant 时间: 2009-7-17 11:24
是的，学校的本职任务就应该注重科研，公司在科研，产品工艺，销售渠道推广，工作效率方面有优势，如果两者能够合作，取长补短，我想是再好不过的了。
国科公司我经常听说，老师也常和我说起。有可能的话，我本人非常希望我们实验室能与国科公司在各方面进行深入交流，希望能成为合作伙伴。也希望能与更多的，致力于先进激光器科学研究的研究院所和公司的同行交流。能研制出抗衡国际品牌的产品。

作者: constant 时间: 2009-7-17 11:31
大家能不能回答一下我上面的问题啊？大家如何实测并计算激光谐振腔增益和损耗的啊？

作者: wwwcai 时间: 2009-7-17 11:54
没搞过，帮不上忙，只能看看热闹。
楼主振荡器功率能做到多大？SAM能连续工作多长时间？

作者: howteng 时间: 2009-7-17 12:06
T应该是再生腔中的有效反射率（损耗是0.15, T=1-0.15=0.85)， G0是小信号增益。
至于round trip损耗，我现在还不知道怎样计算

作者: constant 时间: 2009-7-17 13:13
首先，振荡级是为再生放大提供种子的，满足我们需求即可以，功率没有往上做。保守的说，我们的锁模激光器输出功率>400mW, 这个功率下我曾经连续开机12天，锁模稳定。但可惜的是，我没有用功率计自动记录其功率稳定性，所以这里不能给大家出示数据了。
都说sesam工作一段时间就需要换个地方那个，至于这个时间是多长，我不太确定。
锁模激光器不锁模，有可能是灰尘的影响（激光束会吸附灰尘，积累在镜面上的，清洁镜片后可发现功率明显增加）；
也有可能是机械不稳定的影响（温度变化引起的机械形变，或者光学调整架本身的不稳定）；
再有就是sesam的损伤。
灰尘的影响比较好判断，擦拭镜片就可以解决，不需要任何调整。但后两者的影响就难区分了，因为你不确定是机械部件形变引起的失锁，还是sesam损伤引起的失锁（不易观察），实验室解决不锁模的方法一般都是调节一下腔镜，但调节腔镜你不知道是优化了谐振腔还是给sesam换了个地方。
但大可不必为此担心，锁模激光器的寿命还是挺长的。
不知我说的对不对，希望做过sesam锁模的朋友也能说一说。

作者: constant 时间: 2009-7-17 13:15
谢谢howteng，我需要把这个东西搞明白，我在查查书，如果你搞清楚了，也要告诉我一声啊。

作者: 坤猪 时间: 2009-7-17 15:08
北工大真厉害，呵呵。以前我在物理所念书的时候，组里也有个工作人员硕士在北工大读的，技术很过硬。

作者: wwwcai 时间: 2009-7-19 05:43

首先，振荡级是为再生放大提供种子的，满足我们需求即可以，功率没有往上做。保守的说，我们的锁模激光器输出功率>400mW, 这个功率下我曾经连续开机12天，锁模稳定。但可惜的是，我没有用功率计自动记录其功率稳定性 ...
constant 发表于 2009-7-17 13:13

做的不错。
还是蛮稳定的。

作者: laserjiang 时间: 2009-7-19 15:11
哈哈~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

作者: goldenld 时间: 2009-10-31 20:29
lz难道是我直系师兄？？？

作者: qshpang 时间: 2009-11-1 16:02
哈哈，还不错哦，师弟哦，

作者: 新警察 时间: 2009-11-1 19:28
对SESAM不甚了解，所以不能多说。
不错，有产品，有勇气。
说实话，这种东西在国内也只有国家机构才搞得起，民企还真不知道一年能不能卖出去一台。
个人觉得比那些拿国家的钱，做一些低端的产品，反正不是用的自己的钱，只要有人要就给，不管收不收得回来钱的国营企业或机构强多了。

作者: myxinjie 时间: 2009-11-23 14:53
做的不错。腔内损耗是比较难测的。一般的做法是打入一个脉冲观察此脉冲的振荡衰减，或者观察频谱情况，得到光子寿命，不过这两者都很难。通过计算间接得出的话，激光晶体的增益又很难估计。

作者: nknight23 时间: 2012-6-27 14:16
对ps不是很了解，向你请教。
我看到的国外ps激光器的指标有三种，一种是频率80MHZ左右，那就是锁模振荡器。一种是频率几百kHz，一种是跟你这款类似的kHz量级，都是振荡+再生放大，这种频率差异是什么原因？高频小能量和低频大能量各有各的不同用途？

作者: constant 时间: 2012-6-28 11:53
几百kHz甚至几MHz的皮秒激光相对于1KHz左右的更广泛，以激光精细加工为例，我师弟Goldenld做过详细的皮秒激光加工的调研和实验，结果显示，过高的单脉冲能量(mJ)不利于提高加工精度。相对于脉冲能量几十微焦到百微焦的皮秒激光，容易产生热影响区等影响加工精度的因素。但nJ量级的激光对于某些应用来说又达不到材料的消融阈值。所以后来我又进行了100kHz的再生放大试验，最终获得了20.5W的1064nm激光，单脉冲能量200微焦左右，并且通过简单改动，可以提升到30W。从试验室值讲，基本上赶上国外08年的水平了。但要产品化，还有很多工艺的事情要做，真是头疼，麻烦的利害。

作者: shuttle001 时间: 2012-6-29 14:12
学了好多。帮楼主顶上去，让更多的人关注。

作者: nknight23 时间: 2013-1-4 15:33
这个好帖子不应该沉，顶到首页去，找起来方便

作者: 光粒网-Kelly 时间: 2013-1-4 16:30

作者: smarter 时间: 2013-1-4 16:49
真正的技术贴

作者: liubosars 时间: 2013-4-12 01:39
路过，看看

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