TEA CO2激光模式控制及光束传输特性研究

论文摘要

高能激光是激光发展的重要方向之一,在工业加工,航天,国防等领域应用广泛。高能TEA CO2激光效率高,功率高,光束质量好,是高能激光研究的重要对象,最近国际上的热门研究领域激光推进,TEA CO2激光器被认为是最可选激光器。激光器光束模式是影响这种远距离传输应用的关键因素。本文主要针对TEA CO2激光器光束模式改进以及激光传输特性做了相关方面的工作。在总结了激光光束的评价方法的基础上,对实验室中不同结构谐振腔（平平腔,平凹腔,平面-角隅镜以及非稳腔）输出光束进行了测量和分析,发现M=4虚共焦非稳腔结构的高能量TEA CO2激光在单脉冲能量在12J,其衍射极限因子β在2～3之间,具有较好的光束质量。光束质量除了横模,谱线和纵模也是很重要的参数,而TEA CO2激光由于功率大,谐振腔长,所以一般为多纵模输出。我们用注入锁定的方法使激光器在横模和纵模匹配的条件下在一定概率下实现了单纵模运转。实验结果表明,在TEA CO2激光器注入锁定的情况下,TEA CO2激光器的输出激光脉冲宽度比自由运转时变宽,脉冲峰值功率降低,并且激光脉冲产生的时间提前。在实验室环境下进行了脉冲CO2激光束传输的初步实验,由于水气吸收和粉尘散射的影响,将脉冲激光传输至25m和50m,其传输效率为85%和55%,并对强激光在大气中的传播进行了理论上的分析,能比较好地解释实验结果。以上研究结果,为高品质TEA脉冲CO2激光器的研制和脉冲CO2激光束的远程应用作了初步的准备。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 2 激光器的发展现状'>1.1 TEA CO₂激光器的发展现状
• 2 激光器的一些应用'>1.2 TEA CO₂激光器的一些应用
• 1.3 本课题的研究的目的和意义
• 1.4 论文的主要内容
• 2 光学谐振腔及光束横模研究
• 2.1 光学谐振腔简介
• 2.2 光束的横模测量和评价
• 2.3 实验室激光器谐振腔及光束横模对比和分析
• 3 注入锁定实验研究
• 2 激光研究的意义及国内外现状'>3.1 可调谐TEA CO₂激光研究的意义及国内外现状
• 3.2 激光纵模选择的几种实现方法
• 3.3 注入锁定原理
• 3.4 注入锁定实验
• 3.5 实验结果分析
• 4 高能量脉冲激光传输
• 4.1 大气对激光传输影响的几种因素
• 4.2 激光传输的理论研究
• 4.3 激光传输实验
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献