大气中自聚焦和海洋中热晕效应对激光传输特性和光束质量的影响

发布时间：2021-04-11 23:53

　　大量太空垃圾对人类航天活动构成了巨大威胁,激光空间碎片清除是一种非常重要且有效清理太空垃圾的方法。地基空间碎片清除不可避免地会遇到强激光大气传输问题,而强激光大气传输时的自聚焦和群速度色散效应是十分显著的,因此研究脉冲激光从地面经大气传输至空间轨道的自聚焦效应和群速度色散效应对空间碎片清除的影响是非常重要的。另一方面,利用激光辐射把转换的太阳能从太空输运到地面上是一个绿色能源设想,而大多数激光发射装置中都含有产生环状光束的望远镜系统,因此研究环状光束从空间轨道经大气传输到地面的自聚焦效应是十分重要的。此外,随着激光在水下应用的兴起,研究激光在海水介质中传输的热晕效应显得尤为重要。本论文主要研究了大气中自聚焦、群速度色散效应和海洋中热晕效应对激光传输特性和光束质量的影响,具体研究工作包括:1.研究了脉冲激光从地面经大气传输至空间碎片的自聚焦和群速度色散效应对空间碎片清除的影响。自行编制了脉冲激光从地面经大气传输至空间轨道的模拟仿真程序,用数值模拟的方法研究了大气自聚焦效应和群速度色散效应对脉冲激光传输特性和光束质量的影响。研究发现:与线性传输情况不同的是,由于自聚焦和群速度色散的共同作用... 

【文章来源】：四川师范大学四川省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

典型热晕分布图

但是对于纳秒级和皮秒级脉冲情况相反(见图 3.3(a)和图3.3(b))。当功率 P 取不同值时，对于纳秒、皮秒和飞秒级脉冲，其最大光强位置间隔呈递减趋势。I /Iin(a) P = 900 PcrI /Iin(b) P = 1500 PcrI /Iin(c) P = 2000 PcrI /Iin(d) P = 900 Pcr(e) P = 1500 PcrI /IinI /Iin(f) P = 2000 Pcr17图 3.3 相对脉宽 T/T0随传输距离的变化.

3 自聚焦和群速度色散效应对脉冲清理空间碎片清除影响的研究和空间旁瓣出现越早，并且空间旁瓣和脉冲分裂的出现是同时发生的。自聚焦效应使能量聚集到轴上造成脉冲在时间和空间方向上的压缩[77]。自聚焦效应越强，峰值光强越大，越容易出现旁瓣。另一方面，峰值光强的增大造成自相位调制(SPM)作用的增强，从而产生新的频率成分[78]。GVD 的作用会使脉宽展宽，在GVD 和 SPM 的共同作用下产生脉冲分裂。因此，时间方向的脉冲分裂通常伴随着空间旁瓣的出现。(a) P = 900 Pcr(b) P = 1500 Pcr(c) P = 2000 Pcr

【参考文献】：
期刊论文
[1]环形光斑激光束在非线性克尔介质中的分束现象[J]. 苗润才,叶青,沈常宇,滕晓丽.  物理学报. 2002(09)
[2]激光热晕补偿数值模拟计算与实验[J]. 万敏,苏毅,张凯,易亨瑜,孙和平.  红外与激光工程. 1996(01)
[3]激光大气传输中热晕的数值模拟[J]. 陈栋泉,李有宽,徐锡申,张信威.  强激光与粒子束. 1993(02)



本文编号：3132192