角锥谐振腔互注入合成光束的偏振特性研究

发布时间：2020-08-07 01:24

【摘要】：角锥棱镜可以补偿激光器增益介质的不均匀、其角向选模特性能抑制高阶模振荡改善光束质量、准相位共轭特性能补偿腔内相位畸变。角锥谐振腔的抗失谐特性使得角锥腔激光器能克服普通激光器容易受到外界因素影响的缺点,近年来越来越受到激光器研究者的关注。角锥的偏振特性,一方面会影响谐振腔的输出,例如降低电光调Q效率,增加损耗;另一方面又有利于相干合成。为了消除偏振特性影响或提高相干合成效率,需要精确的角锥偏振特性数据,用于偏振调控。目前仍然缺乏精确的静态角锥偏振特性实验数据。虽然采用镀膜方法理论上能实现角锥的保偏(偏振态不变),但该方法调控范围小、缺少合适的介质材料。为了克服这些问题,本课题通过研究偏振特性,设计以动态旋转波片为核心的偏振测量方案,测量了角锥偏振特性数据,提出以多波片为核心器件的双1/4波片单1/2波片(QHQ)保偏方案和去耦合相位幅度分离保偏方案。主要内容如下:第一部分围绕角锥的偏振特性,通过光线追迹法和Kronecker积得到角锥六个方向偏振转换Mueller矩阵。设计了静态波片测量和动态波片测量的实验方案,通过设置参数来测量角锥偏振特性Stokes参量。动态波片实验精度更高,误差为4.361%,在合理误差范围内,实验验证了理论。偏振特性实验数据可扩展角锥的应用,为下一步的保偏提供了基础。第二部分根据第一部分得到的角锥偏振转换矩阵,提出了 QHQ保偏方案和去耦合相位幅度分离保偏方案,理论论证了两种方案的可行性。QHQ方案适用于角锥六个回路,参数不固定,而去耦合方案参数固定只适用123、321方向。对于保偏方案的参数设置,用粒子群算法进行优化,得到了去耦合方案中1/2波片角度为6.84°。用基于Stokes参量的相位补偿器校准调节实验,调节了晶轴方向并确定了延迟量范围。对于两种方案进行了实验验证,结果表明:两种保偏方案理论与实验误差较小,可行性较高。第三部分提出了一种新型的角锥谐振腔互注入电光调Q激光器。具体设计了聚光腔和激光器总体机械结构,选取合适的器材,完成激光器定制。仿真了角锥偏振特性带来的电光调Q损耗,结果表明保偏会减小水平和竖直方向附近线偏振光的损耗。初步测试了激光器性能,在0～180mJ能量范围稳定输出,发散角为1.5mrad,脉冲宽度约为25ns,输出TEM00基模高斯光,在军事、通信领域有应用潜力。
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN248
【图文】：

角锥谐振腔互注入合成光束的偏振特性研究，相较于电光和声光调Ｑ输出也更低，饱和被动Ｑ损耗。相对而言，角锥谐振腔激光器用被动调Ｑ开光是利用晶体或者液体中的电光效应来设计制，在外加电场下会有双折射特性。泡克尔斯盒是调源器件，分为沿光束方向加电场的如ｋｄｐ晶体，体。逡逑

福州大学硕士学位论文逦逡逑及电源控制系统，实现了互注入。光在角锥腔内经过一个来回到达最初位置逡逑次经过了增益介质。回路的尾端一段放置全反镜，使得激光来回振荡，另逡逑置部分透射的输出耦合镜。因为考虑到器件之间的摆放间距，角锥选用直逡逑ｍｍ以上的较大尺寸角锥。角锥的偏振特性会导致传统电光Ｑ开关出现“关逡逑的情况［２１］［２２］，在电光晶体前放置线偏振器，使得调Ｑ模块能够正常工作。逡逑；１／４电压后，线偏振光首先产生ｔｔ／２相位差，反射回来后再次产生；ｒ／２相逡逑，偏振方向旋转９０°，无法通过偏振器损耗增大，粒子不断积累，不加电逡逑，损耗减小，Ｑ值提高，产生巨脉冲。上述方案能克服角锥腔被动调Ｑ的逡逑端，首先电光调Ｑ相比于被动调Ｑ控制方便、输出能量更高。其次，两逡逑棒在获得较大的能量时的热效应相对于单根激光棒会较小，不需要大型的逡逑统。逡逑

角锥谐振腔互注入合成光束的偏振特性研究和角锥。角锥的偏振特性使得Ｐ光变为椭圆偏振光，再次到达偏振器时成两束光Ｐ１和Ｓｌ，Ｐ１光会注入光纤２中，Ｓ１光则会从谐振腔中反射出逡逑能量的损失，为了减小损失，会在下方放置一全反镜将其反射回去。光类似，经过多次上述重复过程，两个光纤激光器的互注入锁相就完成了。逡逑

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