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多波长激光辐照下熔石英的损伤及受激布里渊散射

发布时间:2020-03-29 06:58
【摘要】:随着激光技术的发展,光学元件的损伤成为限制大型激光装置向更高更强发展的关键问题,而熔石英由于具有良好的光学性能在大型激光装置中被广泛使用。强激光辐照下,缺陷诱导损伤和非线性效应是造成熔石英光学元件损坏的主要原因。缺陷诱导损伤是在强激光的辐照下,由于杂质缺陷对激光能量的吸收和强度调制,造成光学元件发生结构性破坏;非线性效应损伤是强激光辐照下由于非线性极化产生的材料力学光学等性质改变而导致的材料结构破坏。在大型激光装置的终端光学组件中,元件一般暴露在多个波长的同时辐照下,其损伤现象和损伤规律与单波长辐照有所不同,研究多波长辐照下熔石英的损伤有重要意义。随着输出能量不断提高,在大型激光装置中,非线性效应对光束传输和元件损伤的影响逐渐受到重视,受激布里渊散射便是其中之一,受激布里渊散射的高反射效率和强超声波场会造成系统的能量损耗和元件破坏。并且受激布里渊散射具有相位共轭、时间延迟、脉宽压缩等特性,在光学系统中有着广泛的应用,研究受激布里渊散射具有非常重要的价值。本文通过实验方法研究了多波长辐照下熔石英中的损伤以及不同波长激光辐照下熔石英中的受激布里渊散射。主要研究内容如下:研究了不同波长激光单独辐照下和两个波长激光同时辐照下熔石英光学元件的损伤规律。主要获取了损伤几率曲线与典型损伤形貌。研究结果表明,单波长辐照下,短波长激光损伤阈值低,损伤几率曲线上升速度快;双波长同时辐照下,损伤密度增加,在1064 nm激光中加入定量的532 nm激光和355 nm激光,1064 nm激光损伤几率曲线上升速度会加快,而在532 nm激光和355 nm激光中加入定量1064 nm激光,532 nm激光和355 nm激光损伤几率曲线上升速度无明显变化。研究了不同波长激光辐照下熔石英光学元件中的纵向受激布里渊散射,研究了入射激光能量密度与散射效率的关系,研究了样品长度、透镜焦距以及入射激光的纵模模式对纵向受激布里渊散射产生阈值及反射效率的影响规律,观察到散射脉冲波形随能量密度的变化规律。结果表明,纵向受激布里渊散射存在明显的阈值效应和饱和效应,当入射激光能量密度到达阈值,散射效率随入射激光能量密度迅速增加,但增加到一定程度后,散射效率保持不变。
【图文】:

示意图,过程,示意图,声波场


所以倍频光的损伤阈值介于基频和三倍频之间。激布里渊散射及其诱导熔石英光学元件损伤的机激布里渊散射的一般描述来,随着大型激光装置负载能力的不断提升,非线性效应对成的损伤效应逐渐引起人们的重视,受激布里渊散射是大型生的非线性效应之一[65~67]。渊散射是由于分子热运动使介质内产生声波场和入射光的相偏离传播方向。介质内声波场的产生,意味着介质折射率的使得入射光发生散射,这种散射类似超声波对光的衍射,将射。激光器发明之后,由于激光的高相干性使得散射具有了效应使得介质内产生强的感应声场,感应声场和入射光相互的散射光,这种现象称为受激布里渊散射,其产生过程如图

匹配关系,波矢,声波场,频移


图 2-2 SBS 波矢匹配关系Fig.2-2 SBS wave vector matching relationship一种过程,当声波场强度到达一定程度后,互作用,使得声波场减小同时产生一束频率i-stokes 过程。这时能量守恒和动量守恒关系p a asv v vp a ask k k散射光频率变大,同理可得其频移量:2 sin2p aas p a pnv v v v vc anti-stokes 过程,,散射光的频移量最大。
【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O437.2;TN24

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