固体激光振荡器腔内自适应光学关键问题研究

发布时间：2021-03-21 19:30

　　自激光二极管泵浦出现以来,固体激光器在效率、体积、重量等方面有了突飞猛进的发展,在科研、医疗、工业、国防等诸多领域得到更广泛的应用,已成为最有发展潜力的激光器之一。固体激光结构形式主要分为放大器和谐振腔两种。近年来诸多领域对固体激光器提出了高光束质量、高功率体积比等要求,谐振腔的方案因其结构简单紧凑受到了高度重视。然而泵浦过程中不可避免的废热导致了腔内波前畸变,进而导致激光光束质量随泵浦功率的提升呈非线性下降。成为该种类固体激光器发展面临的重大挑战。为固体激光输出光束质量,论文基于自适应光学技术对腔内像差主动抑制技术开展了如下研究:首先,以物理光学为基础,根据自适应光学系统的结构形式不同,建立了包含增益介质、谐振腔和腔内自适应光学的两种激光器物理模型。第一,分析了传统无波前腔内自适应光学系统限制因素,给出了相应的优化方法,并建立了无波前腔内自适应光学系统激光器物理模型;第二,通过分析基于信标光探测的腔内自适应光学系统,建立了该系统的模型,并归纳了其控制方法。上述两种模型的建立,为分析腔内自适应光学的关键问题提供了必要的数值分析及仿真工具。其次,运用上述模型解决了腔内倾斜补偿研究。分析了... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 激光概述
        1.1.1 激光与受激辐射放大
        1.1.2 光学谐振腔与模式
    1.2 固体激光器现状及趋势
        1.2.1 固体激光器的基本概念
        1.2.2 激光光束质量评价指标
        1.2.3 固体激光热效应问题
        1.2.4 功率放大技术路线的发展趋势
    1.3 固体激光振荡器腔内自适应光学关键问题
        1.3.1 自适应光学在固体激光中应用
        1.3.2 腔内自适应光学关键问题
    1.4 论文主要内容
第2章 包含腔内自适应光学系统的激光器模型
    2.1 激光畸变波前的描述
    2.2 无波前腔内自适应光学的激光器模型
        2.2.1 无波前腔内自适应系统及其限制因素
        2.2.2 包含腔内校正器的谐振腔模型
    2.3 基于波前探测腔内自适应光学的激光器模型
        2.3.1 波前传感器与激光波前复原
        2.3.2 波前畸变校正过程
        2.3.3 基于波前探测腔内自适应光学的激光器模型
    2.4 本章小结
第3章 自适应腔内倾斜补偿方法研究
    3.1 当前腔内倾斜补偿方法限制因素与优化思路
    3.2 基于直接探测的自适应腔内倾斜校正方法
        3.2.1 腔内倾斜补偿策略分析
        3.2.2 腔内倾斜补偿控制方法法
    3.3 自适应腔内倾斜补偿实验结果
        3.3.1 静态倾斜补偿实验结果
        3.3.2 腔内和腔外激光指向控制补偿对比实验
    3.4 本章小结
第4章 腔内自适应像差补偿方法研究
    4.1 现有腔内像差补偿技术路线分析
        4.1.1 基于优化控制算法的无波前腔内自适应光学
        4.1.2 基于信标光探测的腔内自适应光学
        4.1.3 两种腔内自适应光学技术路线的思考
    4.2 行波非稳腔内自适应光学技术研究
        4.2.1 谐振腔与腔内自适应光学统筹优化思路
        4.2.2 腔内像差补偿控制方法分析
    4.3 包含腔内自适应光学的板条固体激光器谐振腔设计
        4.3.1 板条增益介质像差的测量
        4.3.2 环形负支共焦非稳腔参数的选择
        4.3.3 自适应光学系统参数选择
        4.3.4 腔内像差校正仿真分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 论文主要研究内容
    5.2 论文工作创新点
    5.3 后续工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Hybrid adaptive optics system for a solid-state zigzag master oscillator power amplifier laser system[J]. 赖柏衡,董理治,陈善球,汤国茂,刘文劲,王帅,何星,杨康建,杨平,许冰,王超,刘先达,庞庆生,刘洋.  Chinese Optics Letters. 2016(09)
[2]激光输出功率随耦合率及放大率的变化规律[J]. 刘万发,桑凤亭.  强激光与粒子束. 2013(04)
[3]37单元双压电片变形镜板条激光光束净化[J]. 晏虎,雷翔,刘文劲,王帅,高源,董理治,杨平,许冰.  强激光与粒子束. 2012(07)
[4]固态热容激光器3维瞬态热畸变模拟分析[J]. 杨火木,张凯,唐淳,冯国英.  强激光与粒子束. 2011(05)
[5]相干合成,实现高亮度激光的有效途径——访国防科技大学新体系结构固态激光实验室学术带头人刘泽金教授[J]. 丁洁,王晓峰.  激光与光电子学进展. 2009(12)
[6]基于大气湍流效应的双波长激光传输特性实验研究[J]. 袁纵横,张静,张文涛,朱宝平.  光学技术. 2009(05)
[7]激光光束质量综合评价的探讨[J]. 冯国英,周寿桓.  中国激光. 2009(07)
[8]高平均功率全固态激光器[J]. 周寿桓,赵鸿,唐小军.  中国激光. 2009(07)
[9]高平均功率全固态激光器发展现状、趋势及应用[J]. 李晋闽.  激光与光电子学进展. 2008(07)
[10]激光技术的发展历史[J]. 顾颖.  记录媒体技术. 2006(Z3)

博士论文
[1]非稳腔式高能固体激光器中的耦合动力学研究[D]. 苏华.中国工程物理研究院 2015



本文编号：3093423