《面向發動機點火的、高峰值功率多光束脈衝雷射器》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由夏克貴擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向發動機點火的、高峰值功率多光束脈衝雷射器
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：夏克貴
- 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，多地出現的霧霾天氣嚴重影響了城市居民的生活質量和身體健康，來自各類車輛的尾氣排放是造成城市大氣污染的重要因素。控制尾氣排放成為當務之急，基於多光束雷射器的多點雷射點火技術，可以使新型發動機在提高燃油利用率的基礎上，進一步提高雷射點火穩定性、提升發動機效率並減小NOx排放量。此外，多光束輸出的雷射器在空間雷射測高,多光束雷射加工等領域中也有潛在套用價值，可以大幅度提高生產效率。因此，多光束雷射器的研究有重要意義。申請人將採用2×2點陣的達曼光柵把準直後的泵浦光分為四束，使其聚焦後產生四個分離的焦點，然後投射到雷射晶體上形成四個增益區域，用來產生2×2多光束雷射輸出。該項目首次將達曼光柵套用於固體雷射器領域，具有結構簡單緊湊、便於實現等優點，既能滿足多個領域對多光束的需求，又可促進達曼光柵技術的發展。
結題摘要
多光束雷射因其潛在的套用前景受到人們的廣泛關注。在套用於晶圓切割時，多光束雷射可以減少晶片局部熱負荷的沉積，並能提供高的材料去除率和優質的切割質量。對於空間測高，多光束雷射可以擴大沿軌道覆蓋範圍，適合於高解析度探測，且無數據混疊。雷射導星系統中的多光束雷射投影既可以滿足成本要求，也可以提高天空覆蓋率等性能問題。另外，多光束雷射還可以套用於發動機多點雷射點火，替代傳統電火花塞，可以有效提高發動機效率。 1. 研究了固體雷射器中的熱效應及其對雷射器輸出性能的影響，進一步通過數值計算模擬了單點泵浦和2x2點陣泵浦Nd:YVO4雷射器時雷射晶體內部溫度的分布，以及其產生的光程差及相應的熱透鏡焦距，比較了單點泵浦和2x2點陣泵浦結構下雷射器輸出特性的差異。 2.首次實驗實現了基於達曼光柵陣列泵浦的2x2點陣Nd:YVO4雷射器並獲得連續輸出。通過引入達曼光柵將來自808nm二極體雷射器的輸出光轉換為2x2泵浦陣列，然後利用該陣列泵浦置於單個平-平腔中的單塊Nd:YVO4雷射晶體，獲得了2x2陣列的連續雷射的輸出。在泵浦功率為6.22W時，該雷射器斜坡效率為18.4%，獲得的四個光束的總功率為800mW。在此基礎上我們進一步調節泵浦點陣之間的距離d，實驗中觀察到所獲得的陣列輸出光束存在相位鎖定現象，通過實驗和理論解釋了2x2點陣雷射束彼此之間的相位鎖定現象。 3.實驗研究了1x2點陣輸出的被動調Q Nd:YAG/Cr4+:YAG雷射器，獲得高峰值功率、短脈衝的1x2陣列雷射輸出。通過達曼光柵對泵浦光分光後實現了1x2陣列泵浦，最終獲得雷射器輸出平均功率為 204 mW，脈衝的寬度為 585 ps，脈衝的重複頻率為 7.9 kHz，輸出脈衝的峰值功率為 44.1 kW點陣脈衝。 4.申請國內發明專利2項,已授權1項； 5. 發表SCI論文3篇, 中文EI論文1篇； 6. 課題組成員參加國際會議1次； 7. 形成一支新型雷射器的專業研究團隊，目前研究隊伍中副研究員一名，在讀碩士研究生4名，在讀博士研究生1名，已畢業碩士研究生6名，畢業博士生2 名。
