程晓锋[1]2001年在《多程放大固体激光器能量稳定性研究》文中研究指明随着高功率固体激光器的迅速发展，为了进一步获取超高功率、超大能量的激光，出现了以NIF为代表的一系列超大型多光束高功率固体激光系统。在这类激光系统中，各光束的能量和功率平衡是其仪器精密化的重要标志。本论文立足于×××装置的优化设计，用概率与统计的方法研究多光束激光系统的能量离散问题，为×××装置的能量冗余设计提供理论依据。论文工作的主要内容有以下几个方面： 1．在对高功率固体激光器的发展历史进行全面回顾的基础上，建立了钕玻璃激光器多程放大物理模型，并建立了基于×××装置的多光束激光器系统，由此编制了模拟计算能量离散度的计算机软件。 2．以概率与统计的理论为基础，定义了能量离散度和打靶成功率，并提出了一种把均匀分布随机数转换成正态分布随机数的方法，通过计算验证了这种方法的正确性。 3．模拟计算了9-6配置方式下1-ns和13-ns时间平顶输出脉冲的能量离散度计算结果表明：在相同的条件下短脉冲的输出能量离散度大于长脉冲的输出能量离散度。分析认为，长脉冲激光束工作在饱和状态时，输出能量的离散度随着注入能量的增加而减小，直至趋于增益系数的相对误差。 4．提出了适当提高平均输出能量可以提高打靶成功率的设想，通过理论分析和数值计算证实了这一设想的正确性。模拟计算了1-ns脉冲在打靶成功率提高到80％后脉冲的B-积分值和光束反转器处单位面积的能量流量，计算结果证实了提高打靶成功率的可行性；但同时指出这种方法不利于减小能量离散度，必须采取严格控制元器件参数误差的办法才能有效控制能量稳定性。在对13一ns脉冲的能量放大过程进行模拟计算和分析后，提出使放大器工作在深度饱和区域能够降低输出能量的离散度，并能提高能量提取效率。
贾伟[2]2005年在《大口径激光二极管阵列的高效泵浦耦合技术研究》文中认为大口径激光二极管阵列的高效泵浦耦合技术是高功率二极管泵浦固体激光系统急需解决的关键技术之一。它包括两方面的要求:将大口径激光二极管阵列输出的泵浦光高效缩束,从而在增益介质内实现较高的储能密度;改善泵浦光的空间分布,在增益介质内实现较均匀的储能分布。本论文针对适用于大口径激光二极管阵列的高效耦合技术进行了详细的研究。首先通过对近年来各种典型耦合方式的分析和对比发现,空心透镜导管耦合是目前最适用于大口径激光二极管阵列的耦合方式。利用自主开发的二极管阵列泵浦固体激光全叁维模拟软件,对空心透镜导管进行了全面的研究,特别是各设计参数对耦合效果的影响,从而总结出空心透镜导管耦合系统的设计方法。按照这种方法设计的空心透镜导管耦合系统,能够在对大口径激光二极管阵列输出的泵浦光进行高效缩束的同时,实现良好的泵浦均匀性。在不考虑内壁反射损耗的情况下,即使将泵浦光束缩束100倍,也能够实现70%以上的输出效率,这是现有其他耦合方式难以实现的。作为高功率DPL的关键技术之一,大口径激光二极管阵列的高效耦合问题得到了很好的解决。将研究得出的空心透镜导管耦合系统及其设计方法应用于10J级二极管泵浦重复频率固体激光系统的设计中。设计了16kW和48kW端面泵浦片状放大器,将两种阵列输出的平均发光强度不足0.5kW/cm~2的泵浦光分别缩束36倍和27倍。激光介质有效区域内的泵浦强度全面超过10kW/cm~2,调制度小于1.2。激光介质内的有效储能及其均匀性都达到了系统设计要求。简要分析了10J级重复频率DPSSL的系统结构,并利用神光99软件对系统光传输进行模拟,确定了片放级多程放大结构。在充分考虑系统损耗的情况下,模拟得到了系统输出能量和光斑的空间分布。系统片放级光光效率超过15%,与美国利弗莫尔实验室的Mercury系统基本相当。
王茂军[3]2009年在《高功率LD泵浦Nd:glass薄片激光放大器的研究》文中进行了进一步梳理为了能够降低工程建造成本、减小空间体积、同时满足技术的先进性,本文拟采用多程放大、主动式光束控制、高功率激光二极管泵浦、薄片激光器等先进技术,研制一套LD泵浦的片状多程放大模块,以实现毫焦耳到焦耳量级的能量放大。从激光器的速率方程出发,对多程放大过程进行了理论分析。根据相关理论和经验,设计27KW LD泵浦源和耦合器,应用软件模拟最佳的泵浦排列方式和参数,获得了均匀平顶的方形光泵浦。在大量增益实验的基础上,讨论了ASE效应,分析影响ASE的因素,重新设计薄片工作物质的参数,达到抑制ASE和提高增益的目的。
杨菁[4]2005年在《高功率固体激光装置的优化设计及综合评估方法研究》文中指出惯性约束聚变(ICF)研究是当今科学技术研究的一项重要领域,对于新型能源的开发具有深远的科学意义和重要的应用价值。 用于惯性约束聚变研究的新一代高功率激光驱动器是运行在高功率、高负载条件下的大型复杂激光装置,其结构复杂、规模庞大、建造费用高昂,且建造过程涉及一系列多学科物理、技术和工程问题。在高功率激光驱动器的建造过程中进行系统优化设计,对于提高装置总体性能价格比,平衡工程难度,降低工程建造风险具有重要的意义。 在此研究背景下,本论文系统研究了高功率激光装置的优化设计方法,重点讨论了激光放大系统的构型设计优化,并在优化设计需求牵引下,建立了我国第一套高功率激光装置综合评估体系,从理论上科学、合理地比较了各设计方案的特点,为最终总体技术方案的确立提供了必需的评判标准和依据。本论文工作是高功率固体激光装置总体技术研究的重要组成部分,以我国在建的神光Ⅲ激光装置设计建造为依托,开展了一系列的研究工作,主要研究内容及成果包括以下部分: 1.详细讨论了高功率固体激光装置优化设计过程中的基本科学理论及技术问题。重点分析了钕玻璃固体激光放大器的工作原理及放大理论。本着优化设计、提高系统性能价格比的总体目标,讨论了影响系统能量转换效率的叁个主要环节,即激光放大器的储能效率、激光放大器储能的提取效率及叁倍频能量转换效率等,并分析了各环节的影响因素。分析了优化设计所要考虑的边界条件:一是装置在短脉冲(≤1ns)运行条件的B积分限制,即装置的功率受限条件;二是装置在长脉冲(>3ns)运行条件下的光学元件的损伤阈值,即装置的能量受限条件。研究了影响系统输出能力的激光材料增益饱和特性。以上各项研究内容为下一步的优化设计提供了理论基础。 2.由于高功率激光装置主放大级的总体技术方案基本决定了整个激光装置设计优化的总体技术方案,因此本文将主放大级的设计优化研究作为讨论重点。在主放大级的设计构型中,多程放大构型是提高系统效率、降低装置成本的最为有效的一种方案,目前已被广泛地应用于大型高功率激光装置的主放大级构
李敏[5]2017年在《面向高功率高能激光应用的叁场正交“激光增益芯片”关键技术研究》文中研究说明高功率高能固体激光系统在国家安全、工业加工、重大装备、科学研究、设施、医疗与卫生等重大领域具有极其广阔的应用前景。追逐更高效率、更高功率、更高光束品质、更高可靠性、更加紧凑的系统结构以及多体制运行模式一直是高功率高能固体激光研究与发展的主要目标与趋势。无论是面向聚变能源以及高能量密度物理研究的高峰值功率固体激光系统,还是面向激光武器等军事应用的高能固体激光系统,在确保主要性能的前提下,如何有效管控系统热效应,如何实现系统结构模块化、通用化、紧凑化以及可定标放大,已成为未来发展中亟待解决的重大问题。论文系统地梳理了高峰值功率固体激光系统中功率和效率持续提升的四大受限条件,即增益受限、热负载受限、功率负载受限和通量负载受限,分析了各自的影响因素,并半定量地给出了高峰值功率激光系统的设计区间。这部分内容主要体现在论文的第二章。基于固体激光增益介质抽运与储能特性,以及介质中热效应产生机理、影响与管控规律,结合未来重频与连续运行模式的两类高功率高能固体激光系统的性能需求,论文提出了基于抽运场、冷却场和激光场相互正交的“激光增益芯片”的新概念,作为未来先进高功率高能固体激光系统中增益单元的“基准”模块。“激光增益芯片”具有较高的功能集成度,“横向”可适度调整工作口径,“纵向”可扩展调整增益单元的总增益。论文系统地分析了集抽运、冷却、激光于一体的“激光增益芯片”概念模型的基本特征、潜在特点以及技术受限条件。在该模型中,增益介质呈片状结构,两个边缘面抽运,流体冷却两个光学界面,激光束自由传输与放大;激光场、冷却场和抽运场围绕增益介质在空域构成叁维正交的基本模式。论文构建了“激光增益芯片”研究框架,为该模型的具体应用、“激光增益芯片”结构设计和系统集成奠定了基础;提出了基于带状波导实现“激光增益芯片”高亮度边缘抽运的新方法;分析了增益芯片基于“叁场垂直正交,横向渐变掺杂”技术特点;阐述了在对未来系统应用中实现“纵向增益扩展”和“单元模块设计”的潜在优势。这部分内容主要分布于第叁章。系统地研究了边缘抽运模式对“激光增益芯片”增益均匀性的影响,提出了基于增益介质“横向”渐变掺杂有效推升增益均匀性的新方法。首次研究、建立了双向边缘抽运条件下,四能级和准叁能级两种激活离子获得均匀增益的解析和数值模型,并将渐变掺杂的方法扩展到了连续、长脉冲抽运和短脉冲抽运叁类工作模式;利用基于光线追迹所建立的叁维储能模型,证明了脉冲抽运情况下一维渐变掺杂方法的可行性。以Yb:YAG介质为例,仿真结果表明短脉冲抽运时的增益均匀性优于较长脉冲抽运的情况。此外,仿真结果表明,短脉冲抽运不仅降低了自发辐射的损耗,而且也降低了放大的自发辐射的损耗,并有效降低了激光系统内的热负载。这部分内容主要分布于第四章。系统地研究了流体冷却“激光增益芯片”光学界面的相关问题,重点研究了“激光增益芯片”热效应和流体场对激光场的影响。基于热力学和流-固耦合模型,采用有限元分析的方法,重点讨论了气体冷却煤质在不同冷却条件(温度、流速)下的散热能力。针对Yb:YAG介质,定量地给出了氦气冷却下“激光增益芯片”热效应所引起的波前畸变和退偏损耗。针对激光束横穿流场的特点,分析了流场对激光波前畸变的影响,结果表明气体的流场对激光束波前质量影响较小。此外,初步讨论了液体冷却的散热能力。这部分内容主要分布于第五章。系统地研究了“激光增益芯片”与激光系统的关联关系。针对脉冲、重频运行体制高功率激光系统输出特性的基本要求,首次建立了含损耗脉冲时域交迭的解析和数值模型,讨论了脉冲交迭效应对激光能量抽取和时间波形畸变的影响,完善了激光脉冲放大的理论模型,对设计紧凑型激光放大器具有重要意义。这部分内容主要分布于第六章。基于叁场正交“激光增益芯片”的新概念,完成了千焦耳级ns固体(Yb:YAG)激光系统概念研究与设计。与“传统”技术途径比较,由于采用了边缘抽运模式,大幅度提升了“激光增益芯片”的抽运功率亮度;实现了短脉冲抽运,提高了介质的储能效率。采用横向渐变掺杂设计,较大幅度地提升了“激光增益芯片”内部的横向增益均匀性,调制度(增益峰值与其平均值之比)约为1.017,满足聚变能源驱动器对增益均匀性的要求。结合多程放大技术的合理应用,系统输出能量达1.1 kJ,光-光效率达43.3%,为先进强辐射系统的抽运激光光源可行性论证以及未来聚变能源驱动器的概念研究提供坚实的技术支撑。这部分内容主要分布于第六章。
代万俊[6]2007年在《ICF激光驱动器自适应光学技术应用问题研究》文中研究说明提高系统的输出能量和改善输出激光的远场能量分布是高功率固体激光装置中的两大重要问题。激光在传输放大过程中，受各种因素的影响，系统输出激光的波前会产生畸变，导致光束质量下降。为满足获得高效叁倍频效率、实现小孔进腔打靶的要求，必须对激光的波前畸变进行控制。自适应光学系统能够实时补偿激光发射过程中的波前畸变，达到提高远场能量集中度的目的，是高功率固体激光装置上可采用的、最为有效的主动的波前控制手段。本论文以研究高功率固体激光装置自适应光学系统应用为目标，以数值模拟为主要手段，结合实验研究，系统地分析了自适应光学系统应用的两大核心问题：单元器件参数和AO系统总体布局方式的优化，为解决高功率固体激光装置自适应光学系统应用的两大核心问题。本论文取得了以下研究进展：1、基于自适应光学系统主要数学理论，提出了利用变形镜对不同尺度高斯位相的拟合效果作为评价变形镜波面拟合能力的新方法；研究了变形镜采用不同交连系数时，对不同空间尺度随机位相的拟合能力，采用变形镜本征模式的方法研究了变形镜驱动单元布局方式对变形镜波面拟合能力的影响，为变形镜主要参数指标的优化选择提供了理论依据；2、基于神光-Ⅲ原型装置，研究了高功率固体激光装置自适应光学系统应用过程中的几个关键问题，包括哈特曼传感器参考波面的标定方法、校正引入的中高频调制传输特性和过滤波器小孔堵孔、自适应光学系统对叁倍频远场的控制能力等问题，为自适应光学系统的成功应用打下基础；3、研究了ICF激光驱动器自适应光学系统方案的优化问题，着重研究了在具有“变口径90°翻转”特点的高功率固体激光装置上实现大口径变形镜二次补偿方案的可行性：从数学上证明了在这种光路特点下将变形镜置于腔反射镜位置时面形解的存在性问题，研究了变形镜置于腔反射镜位置的波面拟合能力；基于神光-Ⅲ主机装置光路结构，数值模拟了大口径变形镜二次补偿方案的应用效果，通过改变哈特曼传感器的测量位置，提出了将变形镜作为主放大系统补偿片的改进的二次补偿方案，通过数值模拟的方法与其它几种布局方案应用效果进行了比较，得出采用这种改进的二次补偿方案对提高自适应光学系统校正量、改善过滤波小孔等问题都具有优势，为神光-Ⅲ主机自适应光学技术方案的确定提供了参考。
许兰[7]2006年在《组合式高功率多程放大固体激光装置束间功率平衡研究》文中指出高功率固体激光器是用于惯性约束聚变(ICF)研究的重要驱动器，激光束间输出功率平衡是保证直接或间接驱动惯性约束聚变靶丸内爆对称压缩的主要因素之一。由于新一代高功率固体激光装置采用了多程放大技术和放大器组合阵列式结构的总体技术路线，装置束间输出功率平衡的影响源及功率平衡控制方法均有别于传统基于MOPA技术的装置。因此，根据这种新型的高功率固体激光装置结构特点，全面分析束间功率平衡的影响因素，研究随机误差控制指标分配方法以及控制各路固有差异实现束间功率平衡的方法，是高功率固体激光装置设计和建造中需要研究的关键问题之一。本文就以上问题具体开展了以下研究工作： 1．建立了功率平衡分析计算模型。通过在基于速率方程的光传输模型基础上引入蒙特卡罗方法，实现了束间系统误差和单路发次间随机误差的统计模拟计算。相应开发的计算程序能够统计计算出多路束间或单路多发次间的输出能量分布和功率平衡分布情况； 2．针对组合式四程放大高功率固体激光装置，比较全面地分析了系统输出功率平衡的影响源，并将影响源分为随机误差和系统误差两大类，根据建立的功率平衡计算模型，分析了各影响源对基频光输出能量和功率平衡的影响； 3．提出了随机误差控制指标分配方法。该方法能够实现随机误差的控制指标合理分配，同时能够用于元件参数一致性指标分解。通过功率平衡分析计算
任俊杰[8]2018年在《全固态亚纳秒激光器的研究》文中研究说明亚纳秒固体激光器是指脉冲宽度小于1ns的固体激光器,与传统的调Q激光器相比,它具有更窄的脉冲宽度,更高的峰值功率,在微加工与制造、激光医疗与诊断、非线性光学等科研领域有着非常广阔的应用前景。它的窄脉宽和单纵模输出可用于高精度测距和叁维成像;它的高峰值功率和高重复频率可用于激光诱导光谱和非线性光学方面的研究;它还可以通过倍频的方式得到亚纳秒532nm绿光激光器。在海洋探索和水下通信领域,窄脉宽的绿光由于蓝绿色的弱吸水性是一个重要的应用光源,在定义烧蚀气溶胶的数量和化学性质时,绿光激光器的脉冲重复率和能量稳定性起主要作用。因此,高脉冲能量的亚纳秒固体激光器具有重要的科学研究价值。本论文在理论分析和数值模拟的基础上,利用Nd:YAG/~(4+):YAG键合晶体获得了脉宽为693ps、单脉冲能量为102?J的脉冲输出,再对比端泵和侧泵放大,最终实现了3.8W的脉冲输出。论文的主要研究工作分为四个章节。第一章节,介绍了亚纳秒固体激光器的研究背景以及从激光测距,激光诱导击穿光谱,环境监测叁个方面阐述了它的应用价值。总结了亚纳秒固体激光器的国内外研究现状。描述了本论文的主要研究内容。第二章节,从光谱特性、能级结构和饱和吸收特性叁个方面介绍了~(4+):(4晶体。阐述了被动调Q的运行机理,并通过求解被动调Q速率方程组,得到了输出脉冲的峰值功率、单脉冲能量和脉冲宽度的表达式。运用脉冲放大理论获得了多程放大的能量输出表达式,为下一步实验研究提供了理论基础。第叁章节,通过对Nd:YAG和~(4+):YAG在分离的情况下进行实验获得了腔长、输出镜透过率和泵浦方式对输出脉宽的影响因素,找到了输出镜的最佳透过率。利用Nd:YAG/~(4+):YAG键合晶体参数分析了脉宽随着腔长和初始透过率的变化曲线,并最终获得脉宽为693ps,输出功率为102mW的脉冲输出。通过压缩占空比和减小耦合比的方法在一定程度上改善了脉冲的不稳定性。实验论证了~(4+):YAG晶体的偏振特性。第四章节,数值模拟了888nm端泵Nd:YV_4晶体双通放大的输出功率;测量了Nd:YV_4晶体对888nm泵浦源的有效吸收系数和短腔下888nm端泵Nd:YV_4晶体的输出功率和光光转换效率;实验最终得到双通放大输出功率为1.3W。数值计算了侧泵Nd:YAG晶体双程放大功率;实验测量了侧泵Nd:YAG晶体的短腔输出功率和光光转换效率,并采用不对称稳腔法测量了热焦距为400mm;最终获得了双通放大输出功率为3.8W。
邓青华[9]2009年在《光参量啁啾脉冲放大系统关键技术研究》文中提出近年来发展起来的光参量啁啾脉冲放大(Optical Parametric Chirped Pulseamplification,简称OPCPA)技术,具有大增益带宽、高增益、介质长度小、热效应小、高脉冲对比度等优点,是实现更短脉宽、更高峰值功率激光脉冲输出的新技术。OPCPA系统的一个重要应用是取代高能拍瓦系统中的钛宝石再生高增益系统。为了从OPCPA高增益系统得到高输出稳定性和高光束质量的放大信号光,提出了以光参量放大器系统优化设计为基础,稳定且高光束质量的泵浦光为保证的解决思路。泵浦光通常是产生放大后再经倍频过程获得的,因而泵浦光的产生、放大、倍频过程都将影响泵浦光特性,需对各个环节进行研究优化。另外,OPCPA高增益系统输出信号光将作为后续放大系统的种子光源,为了抑制后面放大过程中的增益窄化效应,种子光源还必须进行频谱整形。所以本论文主要致力于光参量放大器系统设计技术、与信号光精确同步的泵浦光产生和放大技术、泵浦光稳定倍频技术、利用OPCPA过程进行脉冲频谱整形技术等关键技术的研究,取得了较多具有创新意义的成果。论文主要内容有:1.光参量啁啾脉冲放大器设计技术研究在推导出描述光参量啁啾脉冲放大过程叁波耦合方程的基础上,建立了叁种简化模拟计算模型:单色平面波模型、平面波模型和单色光模型。这些模型既能单独应用于光参量啁啾脉冲放大过程中相关问题研究,也能综合应用于非线性晶体长度确定等问题研究,为光参量放大器系统设计研究奠定了理论基础。在这些模型基础上,先系统地分析研究了光参量放大器系统设计中的两个根本问题——单级光参量放大器设计问题和光参量放大器级间耦合问题,确立了有效的优化设计方法,得到了一系列规律性结论;然后分别就光参量啁啾脉冲放大输出信号光的稳定性、近场分布、信噪比的影响因素进行分析,并分别提出有效的解决措施。2.泵浦光产生和放大技术研究在多个关键单元技术取得创新性研究成果的基础上,设计了焦耳级泵浦光产生和放大系统,该系统能对泵浦光进行稳定、均匀放大。这些成果包括:1)利用锁相同步方案,实现了泵浦光种子脉冲与高能拍瓦系统种子光之间的精密同步;2)分别就二极管阵列侧面抽运钕玻璃棒状放大器和二极管阵列端面抽运钕玻璃片状放大器中的储能沉积分布提出一套评价分析方法。这两套评价方法为泵浦光放大系统中关键放大器单元的优化设计提供了评价指标体系;3)完成二极管阵列侧面抽运钕玻璃棒状放大器抽运过程模拟计算软件,就二极管阵列侧面抽运钕玻璃放大器的抽运构型和其它相关参数进行优化。根据优化设计结果加工的二极管阵列抽运φ2mm、φ3mm钕玻璃放大器,在抽运功率为7.4kW时分别得到了40倍、10倍的高增益。这些放大器抽运耦合效率高且增益均匀性好;4)就二极管阵列端面抽运大口径放大器提出了拟球面二极管阵列加空心导管耦合的耦合方式,建立了叁维模拟程序对这种耦合方式的特点进行模拟分析并完成了25KW二极管阵列泵浦钕玻璃片状放大器耦合结构的优化设计。完成片状钕玻璃器中ASE分析软件,对二极管阵列端面抽运钕玻璃片状放大器增益介质的相关参数进行优化;5)将最简化的非线性薛定谔方程与考虑热化效应和下能级弛豫效应的速率方程组结合起来,对设计的泵浦光放大系统输出能量和波形变化进行模拟分析。将泵浦光放大系统输出方波时所需初始入射波形指导任意波形发生器整形脉冲产生调试过程,能实现理想方形泵浦光输出。6)针对增益介质内增益具有一定空间分布、光束斜入射至增益介质等复杂情况下的放大过程,建立了相应的物理模型进行模拟分析。利用该模型完成了十二程钕玻璃片状放大器光路的优化设计。3.泵浦光稳定倍频技术研究用理论分析和数值模拟方法对位相失配法、偏振失谐法和倍频注入法等叁种能实现倍频泵浦光稳定输出方法的可行性进行分析研究,结果表明:这叁种倍频稳定输出方法除了能改进输出倍频光强稳定性外,还能有效减小倍频光的空间调制和时间波形调制,提高倍频泵浦光的光束质量,泵浦光时间波形调制的减小最终能提高光参量啁啾脉冲放大系统的输出信噪比。4.光参量啁啾脉冲放大过程脉冲频谱整形技术研究利用光参量啁啾脉冲放大过程来实现脉冲频谱整形,其主要特点在于能将光参量啁啾脉冲放大过程和脉冲频谱整形结合起来,属于无损耗光谱整形方法,并且能简化整个高能拍瓦系统结构。根据该思想,提出了过饱和放大法和位相失配法两种频谱整形方法。分析和计算结果证明了这两种频谱整形方法的可行性,通过分析还发现每种整形方法中均能通过调整光参量啁啾脉冲放大过程的相关参量对频谱整形效果进行控制,因而利用光参量啁啾脉冲放大过程实现脉冲频谱整形方法具有灵活、方便的优点。本论文的创新点和进步点主要体现在如下几个方面:1.就光参量啁啾脉冲放大系统中非线性晶体长度确定问题,创新性地提出叁步走逐步逼近方案。利用这种叁步走方法确定最佳非线性晶体长度,不仅效率高,而且精度高。并提出在光参量啁啾脉冲放大过程中引入适当的相位失谐角对最稳输出时所需晶体长度进行调谐,以弥补晶体长度加工精度不够的缺点,从而真正能够在实际光参量啁啾脉冲放大系统中获得稳定输出。2.分别就二极管阵列侧面抽运钕玻璃棒状放大器和二极管阵列端面抽运钕玻璃片状放大器中的储能沉积分布提出一套评价分析方法。在二极管阵列端面抽运钕玻璃片状放大器设计研究过程中,提出了拟球面二极管阵列加导管耦合的新型耦合方式。通过对这种耦合方式的耦合特性进行模拟分析的基础上发现:这种耦合方式不但能实现较高的耦合效率,在增益介质中能实现均匀的抽运储能分布,而且这种耦合方式灵活方便,对许多参数具有较大的容限。这种新型耦合方式的提出将为大能量、高功率激光器的研制起到积极的促进作用;3.将二维增益分布放大模型扩展到叁维增益分布放大模型,此模型能对增益有叁维空间分布、光束沿一定角度入射至增益介质等复杂情况下的放大过程进行模拟分析,该模型中:当光束在自由空间传输时,应用自由空间传输算法对该过程进行模拟计算;当光束进入增益介质进行传输放大时,应用光线追迹算法对光束在增益介质中的传输放大过程进行模拟计算。相对于已有的只考虑增益二维分布的放大物理模型,该物理模型能对实际激光系统输出光束近场进行更准确的模拟计算。4.为了解决光参量啁啾脉冲放大系统泵浦光稳定性问题,创新性地提出了位相失配方法、偏振失谐方法、倍频注入方法等叁种能实现倍频泵浦光稳定输出的方法。由于倍频稳定方法能减小泵浦光时间波形调制,而近年来的研究表明泵浦光脉冲时间波形上的调制是减小光参量啁啾脉冲放大系统输出信噪比的重要原因,本文还提出了利用稳定倍频输出方法提高光参量啁啾脉冲放大系统输出信噪比的新思路。5.提出了与光参量啁啾脉冲放大过程相结合的过饱和放大法和位相失配法两种新的频谱整形方法。虽然本文是针对OPCPA高增益系统开展研究的,但其中的许多分析研究方法和研究成果能应用于全OPCPA超强超短激光系统中。
郑爽[10]2013年在《关于激光器中鬼点问题的自动化分析软件的开发》文中指出高功率多程放大激光器中的非预期性杂散光会形成巨量的“鬼点”(又名“鬼像”),极易损伤激光器中的光学元件,而且会严重影响到系统光束质量以及传输特性。本文以“多程放大系统,,激光装置中的杂散光及所形成的其鬼点为研究对象,针对高功率多程放大系统在鬼点分析和抑制方面的特殊的需求,应用近轴光线追迹技术,根据矩阵光学的理论,建立了一种高效、实用的分析方法、定义了相应的数据结构,并建立了一种对杂散光进行深入分析的数学模型和对应的计算方法,以此实现了光路中杂散光的软件自动追迹。在此基础上编制的专用的鬼点分析软件,能够自动快速地计算出激光器中的鬼点,确定每个鬼点的位置和能量,以此自动筛选出激光器中所有对光学元件有害的鬼点。本软件所要完成的主要任务,是根据输入的光路及光束参数,自动地计算出光路中所有鬼点的位置并计算各鬼点的能量,这是本软件相较于现有软件最大的亮点。在计算时,只要一次输入全部光路数据,并设置好要追迹的鬼点的阶数和能量阈值,便能够自动地计算并记录光路系统中所有符合预设条件的鬼点的位置和能量。软件做到了方便高效,人机界面友好,操作简单快捷。根据这个总体目标,在软件编制之前,首先进行了深入的需求分析,做到了目标明确、结构清晰,在编制过程中,认真开展了软件总体架构及各模块的功能分析。本研究所产生的成果能够直接应用于多种激光系统的设计和运维,对于设计周期的压缩、光束质量的提高以及降低成本,都具有非常大的实用价值。
参考文献：
[1]. 多程放大固体激光器能量稳定性研究[D]. 程晓锋. 四川大学. 2001
[2]. 大口径激光二极管阵列的高效泵浦耦合技术研究[D]. 贾伟. 国防科学技术大学. 2005
[3]. 高功率LD泵浦Nd:glass薄片激光放大器的研究[D]. 王茂军. 长春理工大学. 2009
[4]. 高功率固体激光装置的优化设计及综合评估方法研究[D]. 杨菁. 山东大学. 2005
[5]. 面向高功率高能激光应用的叁场正交“激光增益芯片”关键技术研究[D]. 李敏. 中国工程物理研究院. 2017
[6]. ICF激光驱动器自适应光学技术应用问题研究[D]. 代万俊. 中国工程物理研究院. 2007
[7]. 组合式高功率多程放大固体激光装置束间功率平衡研究[D]. 许兰. 四川大学. 2006
[8]. 全固态亚纳秒激光器的研究[D]. 任俊杰. 北京工业大学. 2018
[9]. 光参量啁啾脉冲放大系统关键技术研究[D]. 邓青华. 中国工程物理研究院. 2009
[10]. 关于激光器中鬼点问题的自动化分析软件的开发[D]. 郑爽. 电子科技大学. 2013