【摘 要】
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激光光闸可以将光纤激光器输出的单束激光通过多通道输出,实现激光器的“一机多用”,是现代化激光智能制造的关键性器件.由于光闸承载功率高达上万瓦,其耦合系统极易产生热效应,影响光闸使用性能.为解决万瓦级激光光闸热效应有效控制的难题,保证光闸的高效耦合与高质量光束输出,采用有限元分析法研究了光闸耦合系统的热效应物理机制,并提出一种基于水循环绕流冷却对光闸耦合系统进行热量管控的新方法.通过万瓦激光下的一系列实验验证,表明文中提出的热效应处理方法保证下,高功率激光光闸能长时间承载万瓦级功率,并保持98％以上的耦合效
【机 构】
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南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094;南京理工大学先进固体激光工业和信息化部重点实验室,江苏南京210094
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激光光闸可以将光纤激光器输出的单束激光通过多通道输出,实现激光器的“一机多用”,是现代化激光智能制造的关键性器件.由于光闸承载功率高达上万瓦,其耦合系统极易产生热效应,影响光闸使用性能.为解决万瓦级激光光闸热效应有效控制的难题,保证光闸的高效耦合与高质量光束输出,采用有限元分析法研究了光闸耦合系统的热效应物理机制,并提出一种基于水循环绕流冷却对光闸耦合系统进行热量管控的新方法.通过万瓦激光下的一系列实验验证,表明文中提出的热效应处理方法保证下,高功率激光光闸能长时间承载万瓦级功率,并保持98％以上的耦合效率,同时抑制了系统的热像差,保证了光闸输出激光的光束质量稳定性.该研究为高功率激光系统的热效应分析及处理提供了有效的手段.
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红外探测器在军事侦查、遥感、通信、精确制导和航空航天等领域发挥着关键作用,受到世界各国长期关注,具有重要的研究价值和应用前景.微纳结构与传统半导体探测器集成后能够有效提高光子耦合效率和等效光程,突破传统体材料的吸收极限,提高光电器件的量子效率并降低器件的暗电流,为高性能红外探测器的研究提供了全新的技术手段.文中围绕近年来各种不同类型的微纳结构增强型红外探测器的研究展开综述.首先,介绍了微纳结构增强型红外探测器的基本原理,根据微纳结构的材料和功能不同,进行了分类和对比;其次,分别从介质型、表面金属型和三维等
制备一种红外/被动毫米波复合诱饵.研究基于MTV型烟火药,以超细红磷替代部分镁粉,短切碳纤维作为功能添加剂,制备了一种薄片型烟火材料,对该种材料的红外辐射和毫米波辐射性能进行了测试分析.研究结果显示:少量红磷的添加有利于提高烟火药辐射面积;红磷添加量大于10％时,火焰平均温度、红外辐射强度和毫米波辐射亮温随着红磷含量的增加持续降低,在添加适量碳纤维后燃速燃温增加,红外辐射增强;烟火药的毫米波辐射亮温随碳纤维含量增加持续提高,当红磷添加量为10％,碳纤维含量从0增加到1.75％时,毫米波辐射亮温从330 K
短波红外波段作为“大气透过窗口”之一,探测器工作在该波段能获得目标更多的辐射能量.另外,短波红外对近室温目标的探测成像类似于可见光的反射式成像,一方面拥有中长波红外探测缺少的细节分辨能力,另一方面具有穿透烟雾进行成像等可见光探测不具备的能力.随着短波红外探测器在军事、民用领域的广泛应用,对短波红外探测器的性能、成本提出了更高的要求,InGaAs探测器由于高达约70％90％的量子效率、室温下约8000 cm2/(V·s)的高迁移率,以及高灵敏度、高速响应、低成本的应用优势,是目前短波红外探测器的最佳选择.为
近红外光电探测器在夜视监控、生物医学、环境监测等诸多领域有广泛应用.由于二维石墨烯材料具有独特性质(零带隙结构、高载流子迁移率、功函数可调)使其在红外探测领域具有巨大潜质.为了充分利用石墨烯的优势,并克服其吸收率低、暗电流噪声大的不足,研究者利用局域场调控设计混合结构以提高红外探测器性能.文中总结了局域场增强石墨烯近红外光电探测器的研究成果,介绍了单吸收层局域场增强器件并分析基于不同类型感光材料器件的优缺点,进一步介绍了双吸收层局域场增强器件,对笔者所做的双吸收层器件中电流极性等相关研究进行了简述.最后对
为了实现高功率光纤激光的窄线宽输出,研究了基于大模场三包层掺镱光纤(LMA-YTF)高功率窄线宽光纤激光的热效应和四波混频(FWM)效应.基于FWM效应模型,仿真分析了大模场三包层光纤(LMA-TCF)放大器光谱展宽的影响因素.建立了LMA-YTF的热分布模型,分析了大模场三包层光纤(LMA-YTF)中第二包层功率占比对光纤温度以及泵浦功率上限的影响,讨论了聚合物涂层导热系数和外部温度对光纤温度的影响,实验对比了不同反向合束器的泵浦功率上限,结果表明第二包层功率占比低的(6+1)×1合束器比(9+1)×1
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信息技术的发展使得通讯波段集成光子技术在过去的几十年中被广泛重视并取得了突出进展,目前已走向商业化,这一技术的发展也激发了人们对于中红外波段(2～20μm)片上光子集成的兴趣.中红外波段在空间光通信、热成像、物质探测分析等关乎国家发展、国防安全、民生改善等技术领域具有重要的应用前景.利用半导体工艺实现中红外光电子系统芯片小型化在尺寸、功耗以及大规模量产部署具有重大优势.因此,发展中红外片上集成光电子技术具有重大意义.文中主要针对于中红外波段片上集成的一些关键基础器件(如:调制器、探测器)的突破性进展及代表
自1972年Roger H.Stolen等人首次基于受激拉曼散射效应在玻璃光纤中实现激光输出以来,拉曼光纤激光技术已经走过了50年的发展历程.文中首先分阶段呈现拉曼光纤激光的发展历程,介绍具有里程碑意义的经典文献和重要技术突破,勾勒出拉曼光纤激光发展的概貌.其次根据拉曼光纤激光的研究现状,整理具有代表性的最新成果;介绍随机分布式反馈拉曼光纤激光、中红外拉曼光纤激光和超快激光等最新研究热点.最后梳理拉曼激光合束、半导体激光直接泵浦和非线性效应耦合新机制等方面的发展趋势.
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