多层介质膜偏振无关光栅的设计与研制
发布时间：2021-03-30 13:36
随着激光技术的快速发展,光栅在脉冲压缩、光谱合束等领域作为核心元器件被广泛地应用在高功率激光系统中。光栅的衍射效率与入射光的偏振态有着紧密的联系,提高光栅能量利用率,开展高空频多层膜偏振无关光栅的研究,为提高合束激光系统的输出功率和简化激光系统结构具有重要的研究意义。本论文开展高空频1480line/mm偏振无关的多层介质膜光栅（MLDG）研究,给出设计方案,进行相应的理论分析计算,具体工作内容如下:（1）基于严格耦合波理论开展光栅衍射效率计算,利用MATLAB软件编写光栅结构设计的优化程序。（2）开展基于单层光栅齿介质膜的偏振无关光栅研究,构建评价函数采用遗传算法对光栅参量进行优化。优化得到的光栅结构对光谱特性和角谱特性进行分析计算。在中心波长1053nm附近30nm的波段范围内平均衍射效率大于96%,在Littrow入射角附近±3°范围内平均衍射效率大于95%的结果。对光栅的槽形侧壁角公差分析发现,单层栅齿偏振无关光栅的对槽型侧壁角有着非常严格的要求,制造相对困难。（3）开展基于双层光栅齿结构的偏振无关光栅研究。以相同的方法对光栅参量进行设计和优化,并对计算出的光栅结构进行光谱和角...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１光纤相干合成方案图??
４５ｋＷ的单一激光束［２Ｇ］。２０１２年国防科技大学刘泽金团队采用随机并??行梯度下降法（ＳＰＧＤ），实现９路光纤激光器相干合成输出功率达１．８ｋＷＰ＼技??术的突破也为光纤战术激光武器的研发奠定了坚实的基矗??２０１５年３月德国莱茵金属公司在阿布扎比国际防务展上，展示并演示了安??装高能激光系统的８ｘ８多用途装甲车，包括两个型号，功率分别是５ｋＷ和１０ｋＷ，??两种型号均采用了基于光束叠加技术的专利设计。同年９月，该公司又在英国??国际国防与安全设备展上展示了一款新型车载激光炮，如图１－２所示［２３］。炮上装??有４组尚能激光发射器，每组２０ｋＷ，萱加技术使之凝结为一＇束８０ｋＷ的强大光??束［２４］。??＿??图１－２德国莱茵金属公司激光武器??德国莱茵金属公司和欧洲导弹集团公司均采用光束叠加的技术，开展多载运??平台的战术激光器的研制。分别研制出了?５、１０、４０、５０、８０ｋＷ等多型号的激??光器［２５，２６］，最终将达到１２〇ｋＷ的目标［２７］。美国雷锡恩公司采用６路光束合成技??术，在美军庞塞号舰上安装了?３０ｋＷ的光纤激光武器系统。激光武器是目前全球??都在研宄的未来武器装备，有着非常重要的战略意义，激光武器的输出功率也成??为了衡量的重要标准，因此为了能得到尽量高的输出能力，光束合成技术也成为??了激光武器的关键技术。除此之外，高能激光在激光切割、激光焊接和激光熔覆??等领域都有着广泛的应用。??对于高能激光系统而言，光束合成技术尤为重要，可以有效地提高输出功率??和光束质量。相干光合束和非相干光合束是合束技术的两种类型。理论上可以无??限次合束的相干光合束理论，但是，无法做到对激光器阵列中相邻光源单
第一章绪论?多层介质膜偏振无关光栅的设计与研制??以及偏振特性的严格控制，同时实际操作过于困难，导致研究有着非常大的障碍??进而发展缓慢。非相干光合束是指在场中多个非相干光束彼此叠加。过程对相位??和偏振态没有任何要求，因此相对易于实现。非相千光合束包括三种类型［２８］：常??规激光合束（Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?Ｂｅａｍ?Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ，?ＴＢＣ）、密集波长合束（Ｄｅｎｓｅ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??Ｄｉｖｉｓｉｏｎ?Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＤＷＤＭ）和光谱合束（Ｓｐｅｃｔｒａｌ?Ｂｅａｍ?Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，?ＳＢＣ）。单??波长合束和粗波长合束组合实现常规激光合束ＴＢＣ，常规半导体激光合束光源??技术构成如图１－３所示。??（棘娜）?（粗波?）?＿＿＿＿＿＿＿??（空间堆壘；ｋ－（单波长光源；?￣—??（??图１－３常规半导体激光合束光源技术构成图??常规激光合束又可以细分为空间合束，偏振合束和粗波长合束。空间合束是??将多束激光空间堆叠，但是空间合束在增加功率的同时光束质量会变得很差。偏??振合束利用半导体激光线偏振特性，将两束振动方向相互垂直的光束通过偏振合??束镜，实现光束重合的方式输出，功率提高的同时光束质量不变。偏振合束的模??型如图１－４所示。??偏振合束镜??／?／??／?／??／?／??，，＾?＾??（ｋ?ｐ＋ｓ??图１－４偏振合束示意图??粗波长合束利用半导体激光的光谱特性，波长不同的两束激光入射到二向分??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体激光密集谱合束中VBG的热效应[J]. 闫宇轩,王岳,张亚维,宁永强,李占国,曲轶. 半导体技术. 2019(03)
[2]多层介质膜偏振无关光栅的研制[J]. 申碧瑶,曾理江,李立峰,颜宏. 强激光与粒子束. 2015(11)
[3]大功率半导体激光合束进展[J]. 王立军,彭航宇,张俊. 中国光学. 2015(04)
[4]高功率光纤激光器及其在战术激光武器中的应用[J]. 任国光,伊炜伟,屈长虹. 激光与红外. 2015(10)
本文编号：3109600
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１光纤相干合成方案图??
４５ｋＷ的单一激光束［２Ｇ］。２０１２年国防科技大学刘泽金团队采用随机并??行梯度下降法（ＳＰＧＤ），实现９路光纤激光器相干合成输出功率达１．８ｋＷＰ＼技??术的突破也为光纤战术激光武器的研发奠定了坚实的基矗??２０１５年３月德国莱茵金属公司在阿布扎比国际防务展上，展示并演示了安??装高能激光系统的８ｘ８多用途装甲车，包括两个型号，功率分别是５ｋＷ和１０ｋＷ，??两种型号均采用了基于光束叠加技术的专利设计。同年９月，该公司又在英国??国际国防与安全设备展上展示了一款新型车载激光炮，如图１－２所示［２３］。炮上装??有４组尚能激光发射器，每组２０ｋＷ，萱加技术使之凝结为一＇束８０ｋＷ的强大光??束［２４］。??＿??图１－２德国莱茵金属公司激光武器??德国莱茵金属公司和欧洲导弹集团公司均采用光束叠加的技术，开展多载运??平台的战术激光器的研制。分别研制出了?５、１０、４０、５０、８０ｋＷ等多型号的激??光器［２５，２６］，最终将达到１２〇ｋＷ的目标［２７］。美国雷锡恩公司采用６路光束合成技??术，在美军庞塞号舰上安装了?３０ｋＷ的光纤激光武器系统。激光武器是目前全球??都在研宄的未来武器装备，有着非常重要的战略意义，激光武器的输出功率也成??为了衡量的重要标准，因此为了能得到尽量高的输出能力，光束合成技术也成为??了激光武器的关键技术。除此之外，高能激光在激光切割、激光焊接和激光熔覆??等领域都有着广泛的应用。??对于高能激光系统而言，光束合成技术尤为重要，可以有效地提高输出功率??和光束质量。相干光合束和非相干光合束是合束技术的两种类型。理论上可以无??限次合束的相干光合束理论，但是，无法做到对激光器阵列中相邻光源单
第一章绪论?多层介质膜偏振无关光栅的设计与研制??以及偏振特性的严格控制，同时实际操作过于困难，导致研究有着非常大的障碍??进而发展缓慢。非相干光合束是指在场中多个非相干光束彼此叠加。过程对相位??和偏振态没有任何要求，因此相对易于实现。非相千光合束包括三种类型［２８］：常??规激光合束（Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?Ｂｅａｍ?Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ，?ＴＢＣ）、密集波长合束（Ｄｅｎｓｅ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??Ｄｉｖｉｓｉｏｎ?Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＤＷＤＭ）和光谱合束（Ｓｐｅｃｔｒａｌ?Ｂｅａｍ?Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，?ＳＢＣ）。单??波长合束和粗波长合束组合实现常规激光合束ＴＢＣ，常规半导体激光合束光源??技术构成如图１－３所示。??（棘娜）?（粗波?）?＿＿＿＿＿＿＿??（空间堆壘；ｋ－（单波长光源；?￣—??（??图１－３常规半导体激光合束光源技术构成图??常规激光合束又可以细分为空间合束，偏振合束和粗波长合束。空间合束是??将多束激光空间堆叠，但是空间合束在增加功率的同时光束质量会变得很差。偏??振合束利用半导体激光线偏振特性，将两束振动方向相互垂直的光束通过偏振合??束镜，实现光束重合的方式输出，功率提高的同时光束质量不变。偏振合束的模??型如图１－４所示。??偏振合束镜??／?／??／?／??／?／??，，＾?＾??（ｋ?ｐ＋ｓ??图１－４偏振合束示意图??粗波长合束利用半导体激光的光谱特性，波长不同的两束激光入射到二向分??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体激光密集谱合束中VBG的热效应[J]. 闫宇轩,王岳,张亚维,宁永强,李占国,曲轶. 半导体技术. 2019(03)
[2]多层介质膜偏振无关光栅的研制[J]. 申碧瑶,曾理江,李立峰,颜宏. 强激光与粒子束. 2015(11)
[3]大功率半导体激光合束进展[J]. 王立军,彭航宇,张俊. 中国光学. 2015(04)
[4]高功率光纤激光器及其在战术激光武器中的应用[J]. 任国光,伊炜伟,屈长虹. 激光与红外. 2015(10)
本文编号：3109600
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