高峰值功率光學脈沖在工業(yè)、科研、以及軍事等領域均有廣泛應用。實際使用中的脈沖序列設計包括,寬度為數(shù)十皮秒,重復率在MHz范圍,持續(xù)1-5ms或者更長時間的脈沖群。在這些條件的限制下,為了維持脈沖序列的放大效果,需要較高的平均功率。典型的脈沖泵浦放大器可以獲得較高的增益,但其總平均功率會受到一定的限制。
CEO特別為高能量、準連續(xù)運行的應用開發(fā)了一系列的激光放大器產(chǎn)品。PowerPULSETM激光放大器可以運行在較高的泵浦功率,泵浦時間可以在毫秒量級。這就允許了在低的熱負荷和長時間范圍下提供很高的放大倍數(shù)。這些產(chǎn)品在閃光燈泵浦系統(tǒng)中,均有廣泛的需求。利用我們的放大技術,可以獲得更加穩(wěn)定的激光脈沖序列,因此僅需更少的裝置,更少的增益介質(zhì),和更低的整體成本。
脈沖序列簡介
在很多應用中都需要使用高重復率、高峰值功率的激光脈沖。通常,這些脈沖是通過鎖模激光振蕩,光纖激光振蕩,或調(diào)制連續(xù)光纖激光器產(chǎn)生。將這些脈沖放大到可使用的峰值功率很有挑戰(zhàn)性,因為典型的種子激光源需要30dB或更高的增益倍數(shù)。
如果應用允許,這些從種子激光器產(chǎn)生的脈沖可以被斬波成一系列所謂的"宏觀脈沖"。每一個"宏觀脈沖"擁有一系列的和種子激光器相同重復率的光學脈沖。這個概念如圖1所示。
圖1所描述的光學脈沖序列通常重復率在1-5Hz,形成的宏觀脈沖在1-5ms長度。PowerPULSETM模塊則可以用來放大這些類型的脈沖,因為它可以在較高的平均功率下運行,并能提供很大的放大倍數(shù)。
激光放大器的類型對一個系統(tǒng)來說尤為重要。為您的應用選擇合適的PowerPULSE模塊,最初的設計調(diào)查應該包含放大器的泵浦時間,泵浦VS輸入脈沖定相,多次經(jīng)過結構和不同階段之間的放大倍數(shù)等,用戶應該充分考慮這些因素再做決定。然后,虛擬脈沖序列模擬和系統(tǒng)層面的放大器模擬可以獲得合適的系統(tǒng)設計,并減少得到"首脈沖"的時間。NGCEO可為您提供模擬設備。
脈沖放大的應用
一般的脈沖序列放大器系統(tǒng)如圖2所示。這個系統(tǒng)是專為放大鎖模、10ps、400Mhz 激光序列而設計的,其宏觀脈沖周期為1.2ms。整個脈沖序列的重復率為2Hz。放大后的脈沖注入到一個已經(jīng)建立好的腔中。經(jīng)過腔的作用,便能獲得高于5MW的峰值功率。激光源可在1ms內(nèi)發(fā)出0.5W 功率和峰值功率大約為125W的激光。這等同于單脈沖擁有0.5mJ的能量。
在第一階段, RBA20放大器是用來產(chǎn)生雙次經(jīng)過獲得100倍增益,或者單次經(jīng)過獲得10倍增益。經(jīng)過第一階段后,光束擁有大約50W的平均功率(50mJ 單脈沖)。更大的REA4006放大器,用于單次經(jīng)過獲得4x 放大倍數(shù),達到200W的輸出功率。該系統(tǒng)可以得到單脈沖超過500mJ能量的脈沖序列,此時PowerPULSE模塊運行在最大的泵浦電流值(180A)。
激光脈沖放大器
CEO 的PowerPULSE激光放大器,運行在準連續(xù)模式,可產(chǎn)生泵浦時間在毫秒量級的高功率脈沖,且在長時間范圍內(nèi)提供較高的放大倍數(shù)。這些產(chǎn)品在閃光燈泵浦系統(tǒng)中,均有廣泛的應用。
激光放大器在任何激光系統(tǒng)中都是最基本的構成模塊。圖2所示的激光放大器,是基于Nd:YAG增益物質(zhì),利用激光二極管巴條提供光學泵浦能量的放大器。放大器采用了側面泵浦形式,并有配有水冷。(圖3)
Power PULSE的靈活設計使得晶體棒的直徑可從2mm-15mm、長度從30mm到170mm皆可。儲存能量超過4焦耳,重復率超過1KHz。
CEO提供模塊化的設備,客戶可以從我們超過170種標準產(chǎn)品中選擇合適的放大器模塊,同時我們也可根據(jù)用戶要求進行定制。