论文摘要
高能激光体系的研究是国际上备受关注的前沿领域,它不仅仅要输出能量高,还要有相当高的功率。通常认为其输出平均功率应大于10kW,持续时间达数秒,激光能量在数万焦以上。高能激光具有广泛的应用前景,而且随着激光输出性能的提高,其应用范围还将不断扩大。目前,典型的高能激光器包括二氧化碳激光器、氟化氢和氟化氘化学激光器、化学氧碘激光器和二极管泵浦固体激光器等。二氧化碳激光器的大气吸收很强烈,有效作用距离有限;化学激光器在10kW～100kW及更高功率输出时,存在系统复杂程度高、附属设备多、体积重量大、研制费用高等问题,难以实现系统高可靠性和小型化;激光二极管泵浦的固体激光系统存在严重的热效应,难以实现高重复频率、高光束质量的激光输出。激光二极管泵浦掺Nd3+的无机液体激光系统具有明显的优点;既能有效的利用泵浦能量,实现高能输出;又能有效解决热畸变问题,实现高光束质量输出。因此它是探索新型高能激光系统的方向之一,具有重要的研究价值。本文根据激光原理,结合激光二极管泵浦掺Nd3+无机液体这一新型体系,分析了该无机液体激光的工作特性,主要研究内容如下;1.调研无机液体激光技术的发展概况和最新研究成果;2.模拟了该激光系统的能量转换效率和系统参数的作用;3.模拟了该激光系统的热特性、相位补偿和远场光斑;4.比较了单增益系统和双增益系统的热特性差异和远场光斑分布;5.开展了激光二极管单侧泵浦无机液体的静态出光实验,测量了吸收光谱、小信号增益系数和输出特性,并与理论计算进行了比较;根据理论模拟和实验测量,得到以下几点结论;1.该激光系统具有很高的能量转换效率,连续泵浦时可达30%以上,完全能够实现高效率输出,在强泵浦功率下能够实现高功率激光输出;2.双增益系统的光束质量明显优于单增益系统,双增益系统经过补偿以后的远场光斑接近理想平面波的远场光斑,能够获得高强度远场光斑分布;3.该无机液体激光系统能够实现高重复频率甚至连续波激光输出;根据理论分析和初步实验结果,已经可以预见该无机液体激光系统在发展新型高能激光系统上具有重要的研究价值,能够很好地兼顾能量转换效率和光束质量,可获得高平均功率、高光束质量、高重复频率的激光输出,有望发展成为一种高性能的新型激光系统,值得开展深入的实验研究。