基于脉冲光泵浦的mJ级棒状Yb:YAG飞秒激光放大器(特邀)

1

作者 冯汝毅 邹跃 +4 位作者 郝静宇 王思佳 刘博文 范锦涛 胡明列 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第3期130-138,I0001,共10页

高功率泵浦引入的热效应是影响固体激光放大器实现高脉冲能量、高光束质量脉冲放大输出的因素,采用脉冲光泵浦的形式能够有效缓解热效应带来的影响。基于同步脉冲光泵浦方式,结合啁啾脉冲放大技术,仅通过单级棒状Yb:YAG双通行波激光放大... 高功率泵浦引入的热效应是影响固体激光放大器实现高脉冲能量、高光束质量脉冲放大输出的因素,采用脉冲光泵浦的形式能够有效缓解热效应带来的影响。基于同步脉冲光泵浦方式,结合啁啾脉冲放大技术,仅通过单级棒状Yb:YAG双通行波激光放大,压缩后获得单脉冲能量为1.65 mJ、重复频率为1 kHz、脉冲宽度为623 fs、光束质量因子为M2X=1.13,MY2=1.14、2 h功率稳定性为0.85%(RMS)、10万个脉冲间能量稳定性为1.11%(RMS)的高光束质量飞秒激光输出。将其作为基频光注入到基于补偿板的三倍频系统中,通过优化基频光光斑尺寸以及晶体厚度,得到单脉冲能量为0.438 mJ、中心波长为344 nm的紫外飞秒激光,三次谐波的总转换效率高达26.5%。 展开更多

关键词 固体激光器 飞秒激光 啁啾脉冲放大 频率转换

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时空分布的超短激光脉冲烧蚀电介质材料时等离子体的产生 被引量：10

2

作者 倪晓昌 王清月 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1035-1039,共5页

若考虑聚焦平面内固定区域 ,脉冲空间分布可简化为一维问题 在此基础上 ,从脉冲的传输过程出发 ,本文分析了时空分布的超短激光脉冲与电介质材料相互作用时等离子体形成模式 在材料内部累积的能量与脉冲宽度、与空间相关的损伤区域。

关键词 超短激光脉冲 飞秒微加工 光学损伤 等离子体

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矢量涡旋光场在激光微纳加工中的应用 被引量：3

3

作者 谢辰 刘彤炎 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期96-111,共16页

矢量光场领域在过去20年出现了众多重要进展。考虑到多篇综述介绍了矢量光场产生方法以及调控技术,作者仅以矢量涡旋光场为线索总结了其在激光减材、改性以及增材等微纳加工领域的典型应用,回顾了矢量涡旋光在材料表面和内部的微纳结构... 矢量光场领域在过去20年出现了众多重要进展。考虑到多篇综述介绍了矢量光场产生方法以及调控技术,作者仅以矢量涡旋光场为线索总结了其在激光减材、改性以及增材等微纳加工领域的典型应用,回顾了矢量涡旋光在材料表面和内部的微纳结构加工、光存储以及立体微结构光刻等应用中的部分关键进展。详细介绍了基于定制光场的图案化光致表面周期结构以及立体微结构快速双光子光刻的原理与技术。最后,总结了矢量涡旋光场在激光微纳加工中的优势与挑战,展望了其在未来将赋能更多复杂应用。 展开更多

关键词 矢量光场 涡旋光 激光微纳加工 激光应用

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飞秒激光在材料微加工中的应用 被引量：19

4

作者 贾威 王清月 +1 位作者 傅星 胡小唐 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期194-201,共8页

本文介绍了飞秒激光的特性以及超短脉冲激光与材料相互作用的机理,并着重指出了其与长脉冲激光的区别。飞秒激光可产生超高光强、具有精确的损伤阈值(并且损伤阈值较低较低)、很小的热影响区、几乎可精密加工所有种类材料,并且,加工精... 本文介绍了飞秒激光的特性以及超短脉冲激光与材料相互作用的机理,并着重指出了其与长脉冲激光的区别。飞秒激光可产生超高光强、具有精确的损伤阈值(并且损伤阈值较低较低)、很小的热影响区、几乎可精密加工所有种类材料,并且,加工精度极高,可进行亚微米尺寸的精密加工。通过分析飞秒激光材料微加工的特性,综述超短脉冲激光材料微加工的应用研究现状。 展开更多

关键词 飞秒激光 损伤阈值 激光微加工 多光子吸收 光子晶体

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飞秒激光烧蚀金属镍热影响区的数值模拟 被引量：10

5

作者 王志军 贾威 +3 位作者 倪晓昌 彭志农 杨丽 王清月 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期578-580,共3页

为了定量分析飞秒激光金属加工中的热影响,基于一个二维的双温模型,采用有限差分法计算了飞秒激光烧蚀金属镍的径向热影响区。提出一种飞秒激光烧蚀热影响区定义,把热影响区定义为两部分,一部分是熔化再凝固区(晶格温度介于相爆炸温度... 为了定量分析飞秒激光金属加工中的热影响,基于一个二维的双温模型,采用有限差分法计算了飞秒激光烧蚀金属镍的径向热影响区。提出一种飞秒激光烧蚀热影响区定义,把热影响区定义为两部分,一部分是熔化再凝固区(晶格温度介于相爆炸温度和熔化温度之间的区域),另一部分是热激活区(晶格温度介于熔化温度和热激活温度之间的区域)。通过研究表层晶格不同时刻的径向温度分布,得到飞秒激光烧蚀500nm厚金属镍的径向热影响区是160nm。结果表明,飞秒激光加工的热影响区非常小,可以实现对金属材料的超精密加工。并分析了电子热导率和电子比热容对径向热影响区的影响。 展开更多

关键词 超快光学 热影响区 有限差分 双温模型

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飞秒脉冲参量影响金属表面热特性的研究* 被引量：11

6

作者 倪晓昌 王清月 梁建国 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期1-4,共4页

采用有限差分法对约化后的双温方程进行数值模拟·研究了飞秒激光与金属铜相互作用时,脉冲形状对烧蚀结果的影响.结果表明:脉冲能量确定时,脉冲形状对烧蚀结果影响不大;多脉冲作用时,脉冲重复频率只有在一定范围内(随材料属性改变)... 采用有限差分法对约化后的双温方程进行数值模拟·研究了飞秒激光与金属铜相互作用时,脉冲形状对烧蚀结果的影响.结果表明:脉冲能量确定时,脉冲形状对烧蚀结果影响不大;多脉冲作用时,脉冲重复频率只有在一定范围内(随材料属性改变),脉冲间的热累积效应才存在;对传导性好的金属材料,热累积效应不明显·并实验证实了上述结果· 展开更多

关键词 飞秒激光 有限差分 双温方程 热累积效应

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飞秒脉冲制作啁啾光纤光栅的理论研究 被引量：6

7

作者 位恒政 张志刚 +2 位作者 王淮生 柴路 王清月 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1050-1053,共4页

提出了利用一束啁啾飞秒脉冲与另一束非啁啾飞秒脉冲相干制作啁啾光纤光栅的新方法 ,并分析了其反射特性 ,以及光栅结构与啁啾系数的关系 ,讨论了其作为展宽器的应用 。

关键词 啁啾光纤光栅 飞秒脉冲 展宽器

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飞秒激光微细加工中光耦合器参数的数值模拟 被引量：6

8

作者 倪晓昌 王清月 胡明列 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期161-164,共4页

用有限差分迭代求解光束传输方程,对 1×2(Y型 )耦合器和 2×2(X型 )耦合器分路的夹角大小对分路中光束分配比例的影响进行了模拟研究 模拟结果显示:耦合器夹角控制在一定的范围内,对分路中光束能量分配影响不大; 2×2耦... 用有限差分迭代求解光束传输方程,对 1×2(Y型 )耦合器和 2×2(X型 )耦合器分路的夹角大小对分路中光束分配比例的影响进行了模拟研究 模拟结果显示:耦合器夹角控制在一定的范围内,对分路中光束能量分配影响不大; 2×2耦合器对分路夹角以及波导宽度的变化敏感 为飞秒激光加工光纤无源器件的可行性做了理论上的分析. 展开更多

关键词 飞秒激光加工 光纤通信 光束耦合器 光束传输法

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二氧化钒薄膜光致绝缘体-金属相变的太赫兹时域光谱研究 被引量：3

9

作者 王昌雷 武帅 +5 位作者 栗岩锋 刘博文 胡明列 柴路 邢岐荣 王清月 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3046-3049,共4页

二氧化钒薄膜在光的照射下,会从绝缘体相变为金属,伴随有电导率的剧变,该现象称之为光致绝缘体-金属相变。二氧化钒薄膜的这种相变对于太赫兹波段的调制器或者其他功能器件有重要应用。利用太赫兹时域光谱技术研究了二氧化钒薄膜光致绝... 二氧化钒薄膜在光的照射下,会从绝缘体相变为金属,伴随有电导率的剧变,该现象称之为光致绝缘体-金属相变。二氧化钒薄膜的这种相变对于太赫兹波段的调制器或者其他功能器件有重要应用。利用太赫兹时域光谱技术研究了二氧化钒薄膜光致绝缘体-金属相变前后的透射光谱变化,分析了该薄膜的这种光致相变在太赫兹波段的特性。实验中二氧化钒薄膜相变成金属的过程分别通过连续激光照射和飞秒激光照射实现。两种照射方式下,均观察到了明显的太赫兹波形变化,并且随着照射光功率的增大,信号的幅度衰减以及时域波形畸变逐渐加剧。进而通过对透射太赫兹时域信号的傅里叶变换光谱分析发现,在照射光功率增加时,不但该薄膜的透射光谱幅值在下降,而且其谱线形状也在随之改变,其原因为二氧化钒薄膜的色散特性在光照条件下逐渐趋向金属性所致。为清晰的描述光致相变的色散特点,用二氧化钒薄膜光照前后透射光谱的幅度差定义了透射率调制函数来描述上述现象。在透射率调制函数曲线上,能够明显的看出二氧化钒的这种光致相变在太赫兹波段具有强烈的频率相关性质,并且随照射光功率变化呈规律性演化。进一步对比发现,虽然连续光和飞秒激光照射方式都能引发光致相变,但在同样透射光谱情况下,对应的激发光功率存在明显不同,对这两种照射方式下的相变效率差别进行了分析和讨论。 展开更多

关键词 光致相变 太赫兹时域光谱 二氧化钒

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孔助光纤(Hole-assisted lightguide fiber)色散和双折射特性的研究 被引量：1

10

作者 栗岩锋 王清月 +1 位作者 刘博文 胡明列 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1313-1316,共4页

通过改变包层中空气孔的参数,孔助光纤(holeassistedlightguidefiber)具有比传统光纤更容易调节的色散和双折射特性.采用有限差分法研究了包层空气孔数目、大小和位置等参数对孔助光纤色散和双折射特性的影响.数值计算结果表明增加空气... 通过改变包层中空气孔的参数,孔助光纤(holeassistedlightguidefiber)具有比传统光纤更容易调节的色散和双折射特性.采用有限差分法研究了包层空气孔数目、大小和位置等参数对孔助光纤色散和双折射特性的影响.数值计算结果表明增加空气孔的数目和尺寸以及减小空气孔到纤芯的距离都能够使得零色散向短波长方向移动,减小空气孔与纤芯的距离有助于获得更大的双折射. 展开更多

关键词 孔助光纤(hole—assisted lightguide fiber) 微结构光纤 有限差分法 色散 双折射

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光子晶体光纤包层基模解析解法的研究 被引量：1

11

作者 王子涵 王清月 +2 位作者 栗岩锋 胡明列 柴路 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期935-940,共6页

采用传统光纤的模式分类方法可以将光子晶体光纤包层的基模归为HE11模,研究了矢量解法和标 量解法在相同参数下求解的差别,计算表明在空气孔较大时标量解法会带来较大的误差。给出了新的求解包层 基模时等价的圆形单胞半径的最佳取值。

关键词 信息光学 光子晶体光纤 包层基模 色散

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复合蜂巢晶格光子晶体光纤的带隙结构研究

12

作者 栗岩锋 胡明列 +1 位作者 柴路 王清月 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2006年第B09期807-810,共4页

提出了基于复合蜂巢晶格的光子晶体光纤。该光纤包层蜂巢结构每个单元内部包含有一层空气孔,它们形成另一个蜂巢结构。采用平面波展开法研究了这种复合结构的光子晶体光纤的带隙结构随内层蜂巢晶格参数的变化规律。研究发现,内层晶格位... 提出了基于复合蜂巢晶格的光子晶体光纤。该光纤包层蜂巢结构每个单元内部包含有一层空气孔,它们形成另一个蜂巢结构。采用平面波展开法研究了这种复合结构的光子晶体光纤的带隙结构随内层蜂巢晶格参数的变化规律。研究发现,内层晶格位置存在一个临界值,在该值以下,光纤的带隙减小。同时得到了一些晶格参数使得次带隙得到抑制,而主带隙大小基本不变。 展开更多

关键词 光电子学 光子晶体光纤 光子带隙光纤 光子带隙 平面波展开法

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飞秒纳米光子学与飞秒激光技术

13

作者 王清月 张志刚 等 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期556-557,共2页

关键词 飞秒 纳米 光子学 飞秒激光技术

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啁啾脉冲激光放大系统中展宽倍数的计算与实验测量 被引量：4

14

作者 王勇 王清月 +3 位作者 张伟力 柴路 孙涛 邢岐荣 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期228-231,共4页

通过简单方法，对常用光栅展宽器的展宽倍数进行估算，分析了影响展宽器展宽倍数的因素，并将计算结果与实验中的两种测量的结果作了比较，证实了计算的准确性，为分析飞秒锁模脉冲经过展宽器后脉冲的展宽情况提供了有效手段．

关键词 自锁模 啁啾脉冲激光放大系统 展宽器 实验测量 激光器

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基于硬件卡尔曼滤波的飞秒激光实时绝对测距精度优化方法 被引量：3

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作者 唐云剑 任永杰 +2 位作者 于佳禾 杨凌辉 宋有建 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第11期123-127,共5页

飞秒激光飞行时间测距是一种新型的绝对测距手段,具有精度高、量程大、可以同时测量多个目标等优点。其测量误差主要来源于飞秒激光源的量子噪声,为了保证高测量精度,可以采用多次测量取平均,然而这会使测量更新速率受限。文中采用FPGA... 飞秒激光飞行时间测距是一种新型的绝对测距手段,具有精度高、量程大、可以同时测量多个目标等优点。其测量误差主要来源于飞秒激光源的量子噪声,为了保证高测量精度,可以采用多次测量取平均,然而这会使测量更新速率受限。文中采用FPGA作为距离解算的高速信号处理单元,利用Verilog语言设计了卡尔曼滤波硬件算法,对1.5 m处的合作靶标开展了测距实验,在1.5 kHz的更新速率下,测距标准偏差达到1.47μm,目标以20μm为步长运动时,测距仪能够准确更新目标位置。卡尔曼滤波硬件算法的引入不仅实现了高精度、高更新速率的绝对测距,并有效地提升了飞秒激光绝对测距装置的便携性。 展开更多

关键词 飞秒激光 绝对测距 FPGA 卡尔曼滤波 高精度 高更新速率

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6MHz重频调谐范围的稳定锁模掺镱光纤激光器 被引量：2

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作者 赵思聪 秦鹏 +5 位作者 闫东钰 刘博文 王红蕊 宋有建 王思佳 胡明列 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期121-128,共8页

针对精密测量的实际应用需求,开发了具有6 MHz重复频率调谐范围的掺镱锁模光纤激光器。该光纤激光器利用啁啾光纤光栅实现色散补偿,可以实现不同色散域的锁模。实验中,系统研究了不同腔内净色散对锁模激光器输出特性和稳定性的影响,发... 针对精密测量的实际应用需求,开发了具有6 MHz重复频率调谐范围的掺镱锁模光纤激光器。该光纤激光器利用啁啾光纤光栅实现色散补偿,可以实现不同色散域的锁模。实验中,系统研究了不同腔内净色散对锁模激光器输出特性和稳定性的影响,发现当具有一定负腔内净色散时,在不同的重复频率下都可以输出相同的光谱,同时输出光谱具有较好的高斯型。根据以上研究,特殊设计了稳定的简化腔结构和空间延迟线,同时优化了腔参数,保证了大范围的重复频率调谐和稳定的锁模运转。当中心重复频率为26 MHz时,调谐比率达到23%。激光器稳定输出平均功率为3.23 mW的飞秒激光脉冲,去啁啾后脉冲宽度为347 fs。基于此,将光纤锁模激光器重复频率锁定于铷原子钟,在1 s的平均时间内获得了2×10-10的艾伦方差。 展开更多

关键词 飞秒激光 重复频率调谐 色散域 重复频率锁定

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利用飞秒激光双光子聚合法制作相位光栅

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作者 李珣 张德样 +4 位作者 贾威 刘博文 宋有建 倪晓昌 王清月 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期31-32,共2页

使用中心波长为800nm,脉冲重复频率约为83MHz,脉冲宽度为40fs的飞秒激光振荡器,研究了飞秒激光双光子聚合工艺,并制作了一个光栅常数12μm的位相光栅。

关键词 飞秒激光 双光子聚合 相位光栅

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利用飞秒激光在玻璃内制作Dammann光栅

18

作者 张德祥 贾威 +1 位作者 彭志农 王清月 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期74-75,共2页

利用重复频率为1kHz、中心波长为775nm,脉宽为150fs的飞秒激光在玻璃内部制作了一个7×7点阵Dammann光栅,使用He-Ne激光进行了衍射实验,并对加工误差进行了分析。

关键词 飞秒激光 透明材料 Dammann光栅

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小波变换光谱相干方法还原复杂光谱位相的理论研究

19

作者 黄文捷 宋振明 陈盛华 《科学技术与工程》 2007年第21期5655-5657,共3页

在对SPIDER还原方法进行研究的基础上,用数值模拟说明小波变换还原fs脉冲光谱位相的过程,通过对复杂位相的分解和还原,分析了Gabor小波变换对各阶光谱位相还原带来的误差,验证了小波变换还原光谱位相的精确性,分析采用小波变换来减少还... 在对SPIDER还原方法进行研究的基础上,用数值模拟说明小波变换还原fs脉冲光谱位相的过程,通过对复杂位相的分解和还原,分析了Gabor小波变换对各阶光谱位相还原带来的误差,验证了小波变换还原光谱位相的精确性,分析采用小波变换来减少还原算法带来的误差,提出还原光谱位相中小波函数的选择及参数选择对提高精确度的重要性。 展开更多

关键词 小波变换 SPIDER 位相还原 光谱相干

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基于循环神经网络的超短脉冲光纤放大器模型(特邀) 被引量：2

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作者 张逸文 蔡宇 +1 位作者 苑莉薪 胡明列 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期195-201,共7页

针对超短脉冲光纤放大器模型复杂,计算难度大等问题,提出了一种基于门控循环单元深度学习的脉冲演化预测方法。利用初始脉冲时域和频域信息,分别训练门控循环单元模型,成功地预测了掺铥光纤放大器中脉冲非线性压缩的过程,与数值计算和... 针对超短脉冲光纤放大器模型复杂,计算难度大等问题,提出了一种基于门控循环单元深度学习的脉冲演化预测方法。利用初始脉冲时域和频域信息,分别训练门控循环单元模型,成功地预测了掺铥光纤放大器中脉冲非线性压缩的过程,与数值计算和实验结果匹配。相比于求解非线性薛定谔方程和能级速率方程两个偏微分方程的方法具有更高的运算速度,有利于优化放大器参数,理解超短脉冲在增益光纤中的非线性动力学过程。 展开更多

关键词 光纤光学 放大器 非线性薛定谔方程 深度学习

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