基于Bragg体光栅的带阻滤波技术研究

发布时间：2020-04-07 07:48

【摘要】：在高功率激光系统中,灰尘、光学元件缺陷等振幅或相位噪声源向光束中引入的部分中高频成分,会随着传输距离发生快速非线性增长,进而引发小尺度自聚焦效应,导致光束分裂成丝,损坏光学元件,最终影响激光系统的安全运行,制约其输出能力。因此,研究如何有效控制光束中的小尺度自聚焦效应,具有重要的实际意义。传统用于抑制小尺度自聚焦的方法就是空间低通滤波技术,主要应用的器件有聚焦型的4f空间滤波器与非聚焦型的Bragg体光栅。但随着高功率激光系统的不断发展,传统滤波方式由于一些固有缺陷逐渐不能完全满足实际应用的需求。现有研究表明,光束中非线性增长最快的空间频率成分才会最先引发小尺度自聚焦效应,是导致光束质量迅速变差的源头。在此基础上,本论文应用基于Bragg体光栅的带阻滤波技术,针对光束中非线性增长最快的特定中高频成分实施滤波,控制其传输过程中的非线性增长率,为缓解高功率激光系统中的光束小尺度自聚焦效应提供了一种新的思路。本论文主要研究了基于Bragg体光栅的带阻滤波技术在有源激光系统中对光束小尺度自聚焦效应的抑制能力。首先基于耦合波理论,给出了驼峰Bragg体光栅的形成条件与具体定义,并详细分析了其衍射特性;然后综合考虑传输过程中的衍射、放大与非线性过程,建立了光束非线性传输的理论模型,分别模拟计算了驼峰Bragg体光栅与组合式单峰Bragg体光栅在两级激光放大系统中的带阻滤波过程;此外,通过理论模拟对比分析了驼峰Bragg体光栅与单峰Bragg体光栅所引起的幅频调制效应。研究结果表明:驼峰Bragg体光栅与组合式单峰Bragg体光栅均能够针对光束中特定中高频成分的快速非线性增长进行控制,并可有效抑制光束中的小尺度自聚焦效应;对于具有相同滤波特征频率的驼峰Bragg体光栅与单峰Bragg体光栅,当宽带光束传输经过光栅时,驼峰Bragg体光栅所引起的幅频调制效应要弱于传统的单峰Bragg体光栅。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN713

【参考文献】

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本文编号：2617646