基于体布拉格光栅的光谱合成研究

论文摘要

在高能激光技术的发展中,热损耗是限制激光功率增大的一个主要因素。随着激光功率增大,热损耗将导致能量转换效率减小。光谱合成技术可以将热损耗较小的不同波长的激光合成一束,从而获得高功率的激光输出。本文在理论和实验方面对基于体布拉格光栅的光谱合成进行了研究。在理论研究方面,根据体布拉格光栅的波长选择性,本文建立了两路和三路光谱合成的物理模型。通过对合成效率的分析得出,影响光谱合成效率的主要因素有:体布拉格光栅的衍射效率、光栅吸收率和不同波长的入射光功率之比。同时,建立了基于单体布拉格光栅和多体布拉格光栅的两种多路光谱合成的物理模型,通过对两种模型的比较可知,在不同波长的光的入射功率相同的情况下,根据不同的体布拉格光栅的衍射效率和吸收率,可以确定最佳的合成路数,并选择单体布拉格光栅或者多体布拉格光栅进行多路光谱合成。在实验研究方面,实现了基于阳离子开环聚合物材料形成的透射式体布拉格光栅和铜蒸汽激光器的双谱线输出的两路光谱合成。在非稳腔输出激光的远场发散角为0.11mrad的情况下,实现了合成效率大于65%的合成输出,合成光束的远场发散角为0.46mrad。研究了不同波长的光的入射功率的比值和入射光的远场发散角对合成效率的影响。发现了随着满足布拉入射条件和偏离布拉格入射条件的入射光功率的比值增大,光谱合成的效率将降低;随着入射光的远场发散角的减小,光谱合成的效率将增大。实现了基于声光晶体的体布拉格光栅的两路激光的光谱合成,证明了用声光晶体实现光谱合成是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 体布拉格光栅的基本理论
• 2.1 体布拉格光栅的耦合波理论
• 2.2 影响体布拉格光栅的衍射效率的因素
• 2.3 体布拉格光栅的角度与波长选择性
• 2.4 体布拉格光栅中的折射率振幅调制量
• 2.5 小结
• 第三章 基于透射式体布拉格光栅光谱合成的物理模型
• 3.1 基于透射式体布拉格光栅两路光谱合成物理模型
• 3.2 基于透射式体布拉格光栅三路光谱合成物理模型
• 3.3 基于透射式体布拉格光栅光谱合成的数值分析
• 3.4 基于透射式体布拉格光栅多路光谱合成物理模型
• 3.5 小结
• 第四章 用透射体布拉格光栅实现两路光谱合成的实验研究
• 4.1 基于透射式体布拉格光栅的光谱合成的实验方法
• 4.2 基于铜蒸汽激光器双谱线输出的光谱合成的实验研究
• 4.2.1 铜蒸汽激光器参数测量
• 4.2.2 体布拉格光栅的参数测量
• 4.2.3 不同谐振腔的光栅衍射效率测量
• 4.2.4 基于铜蒸汽激光器两路光谱合成
• 4.3 基于声光晶体的两路光谱合成
• 4.3.1 声光晶体产生的体布拉格光栅参数测定
• 4.3.2 用声光晶体实现两路光谱合成
• 4.4 实验结果分析
• 4.5 小结
• 第五章 工作总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果