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激光器输出功率与能量,美国海军成功试射海上激光炮击毁目标船只,美国诺斯洛普-格鲁曼公司与美国海军共同研发“海洋激光示范者”(MLD)海上激光炮。2011年04月12日07:40来源：中国新闻网,据香港文汇报11日报道，美国海军月初在海上试射激光炮，成功击毁一艘目标小船，专家称这是美国海军发展新一代海上激光武器的重要里程碑。预计激光炮最快2014年6月完成研发。激光炮名为“海洋激光示范者”(MLD)，由美国国防工业公司诺斯洛普。格鲁曼与海军共同研发。激光炮使用固体激光器技术，通过类似水晶的固体作为激光介质，将15千瓦(kW)的能量聚集，用于攻击目标。美国海军本月6日在圣尼古拉斯岛附近的太平洋海域试射，自卫试验舰“福斯特”号利用一台安装在甲板上的激光炮，向移动中的无人驾驶目标小船发射。小船“中炮”起火焚烧，其后被火焰吞噬。,视频截图：被美海军激光炮击毁的无人快艇,MLD开发人员指出，MLD和其它激光武器除了可以攻击海上目标，还可以打击飞机或岸上目标。去年7月，美国海军便在同一试射地点首次试射舰载激光炮，在2英里外击中4架时速300英里的无人机。MLD甚至可以攻击巡航导弹，但所需能量将达数百千瓦。,在密集阵基础上发展的”百人队长“激光器，但美国海军激光武器计划繁多，尚未清楚此次海上击毁快艇试验的激光器源于哪个项目。,每秒射穿6米钢材料除了MLD等固体电子激光器，美国军方同时研发以自由电子激光器(FEL)技术作为激光武器。FEL不需任何激光介质，就能产生千瓦级能量。美军2月曾测试FEL激光炮，成功利用50万伏特电压制造电子束，每秒能射穿20呎(约6米)的钢材料。分析认为，FEL比MLD更灵活，但海军预计最快要到本世纪20年代才能正式推出以兆瓦(MW)为单位的FEL武器。此外，海军也正在研发电磁道道炮，但要到2025年才能推出。,内容提要,连续或长脉冲激光器的输出功率短脉冲激光器的输出功率驰豫振荡效应LD的基本知识不同的泵浦方式,（一）激光器稳态工作的建立,如果腔内某一振荡模式的频率为q，开始时，由于,腔内光强Iq逐渐增加，同时由于饱,和效应，g(q,Iq)将随Iq的增加而减少，但只要g(q,Iq)仍比gt大，这一过程就将继续下去，即Iq继续增加，g(q,Iq)不断减小，直到,增益和损耗达到平衡，Iq不再,增加。这时，激光器建立了稳定工作状态。,当g0()gt时，dNl/dt0，腔内光强不断增加。无限增加?,当外界激发作用增强时，小信号增益系数g0()增大，此时Iq必须增大到一个更大的值才能使g(q,Iq)降低到gt并建立起稳定工作状态，因此激光器的输出功率增加。稳态工作时的大信号增益系数总是等于gt。结论：在一定的激发速率下，即当g0()一定时，激光器的输出功率保持恒定；当外界激发增强时，输出功率随之上升，但在一个新的水平上保持恒定。,（二）连续或长脉冲激光器的输出功率,1、均匀加宽单模激光器?腔内平均光强Iq在驻波型激光器中，腔内存在着沿腔轴方向传播的光I+和反方向传播的光I-，二者同时参与饱和作用如果T1，稳态工作时增益系数也很小，近似认为I+=I-，腔内平均光强Iq=2I+。稳态情况下，,求得腔内平均光强为,?输出功率设激光束的有效截面面积为A，则激光器的输出功率为,1）在T1时，a为往返指数净损耗因子，通常a1。上式改写为,问题：损耗增加，泵浦阈值和输出功率如何变化？,2）光泵激光器Pp及Ppt分别为工作物质吸收的泵浦功率及阈值吸收泵浦功率，S为工作物质横截面面积,s称为斜率效率,结论：一旦激光器确定了，斜率效率就确定了；输出功率随泵浦功率线性增加。,问题：输出功率与泵浦功率、损耗、工作物质长度有什么样的关系？,耦合系数：0=T0/2,3）最佳透射率及功率输出功率和反射镜的透射率T有关。当T增大时，一方面提高了透射光的比例，有利于提高输出功率，同时又使阈值增加，从而导致腔内光强的下降。,在透射率T1时，令dP/dT=0，求出最佳透过率Tm,最佳输出功率,（三）短脉冲激光器的输出能量,Ep及Ept分别为工作物质吸收的泵浦能量及阈值泵浦能量，s称为斜率效率,腔内光能部分变为无用损耗，部分经输出反射镜输出到腔外。设谐振腔由一面全反射镜和一面透射率为T的输出反射镜组成，则输出能量为,小结：,均匀加宽单模激光器输出功率：,T10E9次波长630680nmAlGaInP770990nmGaAlAs9001000nmInGaAs模块化价格高,基本结构,三、二极管线阵和阵列条线阵,阵列条,面阵封装,光纤耦合半导体激光器,此LD阵列上有10个bar条，每个bar条长10mm。bar条间距1.6mm。10个bar条共宽16mm。慢轴（10mm）方向的发散角为10，快轴发散角40，,光谱与重复频率、电流关系,二极管激光泵浦耦合技术,一、泵浦方式1、端面泵浦2、侧面泵浦3、基于内反射的泵浦构型二、耦合光学系统,一、泵浦方式1端面泵浦,2侧面泵浦,3基于内反射的泵浦构型,二、耦合光学系统,直接侧面泵浦,使用柱透镜耦合的侧泵浦,透镜管道端面泵浦,Thanksverymuch!,