Target alignment technology is one of the most critical technologies in laser fusion experiments and is an important technology related to the success of laser fusion experiments. In this study, by combining the open-loop and closed-loop errors of the target alignment, the Kalman state observer is used to estimate the position of the target, which improves the observation precision of the target alignment. Then the optimized result is used to guide the alignment of the target. This method can greatly optimize the target alignment error and reduce uncertainty. With the improvement of the target alignment precision, it will greatly improve the reliability and repeatability of the experiments' results, thereby improving the success rate of the experiments.
Kim, Jisoo;Moon, Soomin;Park, Youngin;Kim, Hyun Su
Current Optics and Photonics
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v.4
no.2
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pp.127-133
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2020
We successfully constructed a passively Q-switched Yb:YAG laser ignitor pumped by a diode laser with low power and long pulse width. To the best of our knowledge, this is the first study to achieve a quasi-MW output power from an optimized Q-switch Yb:YAG laser ignitor by using a pumping diode laser module emitting at under a power of 23 W. The output pulse energy of our optimized laser is 0.98 mJ enclosed in a 1.06 ns pulse width, corresponding to a peak power of 0.92 MW.
We propose a diode-pumped cesium laser using frequency locking of a pump laser that can effectively increase the maximum output power of the cesium laser. We simultaneously monitored the absorption spectrum of cesium and the laser output power, and the frequency of pump laser was locked at the center of the $D_2$ absorption line of the cesium atom to obtain an effective gain enhancement. Using this scheme, we have achieved output power increase of ~0.1 W compared to when frequency locking was not applied. Furthermore, by optimizing the temperature of the cesium cell and the reflectivity of the output coupler, we successfully achieved an output power of 1.4 W using the pump power of 2.9 W, providing a slope efficiency of 61.5% and optical-to-optical efficiency of 49%.
A robust all-fiber nonlinear amplifying loop-mirror-based mode-locked femtosecond laser is demonstrated. Power-dependent nonlinear phase shift in a Sagnac loop enables stable and power-efficient mode-locking working as an artificial saturable absorber. The pump power is adjusted to achieve the lowest intensity noise for stable long-term operation. The minimum pump power for mode-locking is 180 mW, and the optimal pump power is 300 mW. The lowest integrated root-mean-square relative intensity noise of a free-running mode-locked laser is 0.009% [integration bandwidth: 1 Hz-10 MHz]. The long-term repetition-rate instability of a free-running mode-locked laser is 10-7 over 1,000 s averaging time. The repetition-rate phase noise scaled at 10-GHz carrier is -122 dBc/Hz at 10 kHz Fourier frequency. The demonstrated method can be applied as a seed source in high-precision real-time mid-infrared molecular spectroscopy.
We demonstrate continuous-wave operation of an all-fiber thulium-holmium codoped laser operating at a wavelength of 1706.3 nm. To realize laser operation in the short-wavelength region of the emission-band edge of thulium in silica fiber, we employ fiber Bragg gratings having resonant reflection at a wavelength around 1700 nm as a wavelength-selective mirror in an all-fiber cavity scheme. We first examine the performance of the laser by adjusting the central wavelength of the in-band pump source. Although a pump source possessing a longer wavelength is observed to provide reduced laser threshold power and increased slope efficiency, because of the characteristics of spectral response in the gain fiber, we find that the optimal pump wavelength is 1565 nm to obtain maximum laser output power for a given system. We further explore the properties of the laser by varying the fiber gain length from 1 m to 1.4 m, for the purpose of power scaling. It is revealed that the laser shows optimal performance in terms of output power and slope efficiency at a gain length of 1.3 m, where we obtain a maximum output power of 249 mW for an applied pump power of 2.1 W. A maximum slope efficiency is also estimated to be 23% under these conditions.
Proceedings of the Korean Society of Laser Processing Conference
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1998.11a
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pp.0-0
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1998
-Part I- As market needs become more various, the production of smaller quantities of a wider variety of products becomes increasingly important. In addition, in order to meet demands for more efficient production, long-term unmanned factory operation is prevailing at a remarkable pace. Within this context, laser machines are gaining increasing popularity for use in applications such as cutting and welding metallic and ceramic materials. FANUC supplies four models of $CO_2$ laser oscillators with laser power ranging from 1.5㎾ to 6㎾ on an OEM basis to machine tool builders. However, FANUC has been requested to produce laser oscillators that allow more compact and lower-cost laser machines to be built. To meet such demands, FANUC has developed six models of Slab type YAG laser oscillators with output power ranging from 150W to 2㎾. These oscillators are designed mainly fur cutting and welding sheet metals. The oscillator has an exceptionally superior laser beam quality compared to conventional YAG laser oscillators, thus providing significantly improved machining capability. In addition, the laser beam of the oscillator can be efficiently transmitted through quartz optical fibers, enabling laser machines to be simplified and made more compact. This paper introduces the features of FANUC’s developed Slab type YAG laser oscillators and their applications. - Part II - All-solid-state lasers employing laser diodes (LD) as a source of pumping solid-state laser feature high efficiency, compactness, and high reliability. Thus, they are expected to provide a new generation of processing tools in various fields, especially in automobile and aircraft industries where great hopes are being placed on laser welding technology for steel plates and aluminum materials for which a significant growth in demand is expected. Also, in power plants, it is hoped that reliability and safety will be improved by using the laser welding technology. As in the above, the advent of high-power all-solid-state lasers may not only bring a great technological innovation to existing industry, but also create new industry. This is the background for this project, which has set its sights on the development of high-power, all-solid-state lasers with an average output of over 10㎾, an oscillation efficiency of over 20%, and a laser head volume of below 0.05㎥. FANUC Ltd. is responsible for the research and development of slab type lasers, and TOSHIBA Corp. far rod type lasers. By pumping slab type Nd: YAG crystal and by using quasi-continuous wave (QCW) type LD stacks, FANUC has already obtained an average output power of 1.7㎾, an optical conversion efficiency of 42%, and an electro-optical conversion efficiency of 16%. These conversion efficiencies are the best results the world has ever seen in the field of high-power all-solid-state lasers. TOSHIBA Corp. has also obtained an output power of 1.2㎾, an optical conversion efficiency of 30%, and an electro-optical conversion efficiency of 12%, by pumping the rod type Nd: YAG crystal by continuous wave (CW) type LD stacks. The laser power achieved by TOSHIBA Corp. is also a new world record in the field of rod type all-solid-state lasers. This report provides details of the above results and some information on future development plans.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.11
no.6
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pp.379-392
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2016
This paper presents the design and simulation of a laser power beaming (LPB) system for an electric vehicle that establishes an optimal power transmission path based on the received signal strength. The LPB system is possible to transfer power from multiple transmitters to a single receiver according to the characteristics of the laser and the solar panel. When the laser beams of multiple transmitters aim at a solar panel at the same time, the received power is the sum of all energy at a solar panel. Our proposed LPB system consists of multiple transmitters and multiple receivers. The transmitter sends its power characteristics as optically coded pulses with a class 1 laser beam and powers as a high-intensity laser beam. By using the attenuated power level, the receiver can estimate the maximum receivable powers from the transmitters and select optimal transmitters. Throughout the simulation, we verified the possibility that different LPB receivers were achieved their required power by the optimal allocation of the transmitter among the various transmitters.
Zero current switching(ZCS) series resonant converter is used to control laser power density in a pulsed Nd:YAG laser power supply. The high power and high repetition rate paused Nd:YAG laser is designed and fabricated to control current pulse width and pulse repetition rate in the double elliptical laser oscillator. In order to find out operational characteristics of pulsed Nd:YAG laser, the electrical properties of driving power supply and laser output power are investigated and experimented by changing of the current pulse width from 200uS to 350uS(step 50uS) and pulse repetition rate range of 500pps(pulse per second) to 1150pps. From that result, we obtaind maximum efficiency of 1.83% and maximum laser output or 220W at the condition of 350 uS and 1150pps with one Nd:YAG rod), and obtained that of more than 400W with two laser head connecting series.
Lee, Se-Hwan;Massood A. Rahimi;Charles E. Albright;Walter R. Lempert
Proceedings of the KWS Conference
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2002.10a
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pp.176-180
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2002
During the last two decades the laser beam has progressed from a sophisticated laboratory apparatus to an adaptable and viable industrial tool. Especially, in its welding mode, the laser offers high travel speed, low distortion, and narrow fusion and heat-affected zones (HAZ). The principal obstacle to selection of a laser processing method in production is its relatively high equipment cost and the natural unwillingness of production supervision to try something new until it is thoroughly proven. The major objective of this work is focused on the combined features of gas tungsten arc and a low-power cold laser beam. Although high-power laser beams have been combined with the plasma from a gas tungsten arc (GTA) torch for use in welding as early as 1980, recent work at the Ohio State University has employed a low power laser beam to initiate, direct, and concentrate a gas tungsten arcs. In this work, the laser beam from a 7 watts carbon monoxide laser was combined with electrical discharges from a short-pulsed capacitive discharge GTA welding power supply. When the low power CO laser beam passes through a special composition shielding gas, the CO molecules in the gas absorbs the radiation, and ionizes through a process known as non-equilibrium, vibration-vibration pumping. The resulting laser-induced plasma (LIP) was positioned between various configurations of electrodes. The high-voltage impulse applied to the electrodes forced rapid electrical breakdown between the electrodes. Electrical discharges between tungsten electrodes and aluminum sheet specimens followed the ionized path provided by LIP. The result was well focused melted spots.
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