非共線布里淵串行放大激光組束研究.pdf

1、通過將多束激光進行功率合成的激光組束技術(shù)是近年來迅速發(fā)展起來實現(xiàn)高功率、高光束質(zhì)量和高可靠性激光輸出的有效方法，打破了傳統(tǒng)單路激光器發(fā)展的瓶頸?；谑芗げ祭餃Y散射（SBS）的串行激光組束技術(shù)，相較于其他組束技術(shù)更接近于用非相干組束的手段，卻能獲得物理上完全相干的單束激光輸出。具有各泵浦光之間彼此獨立，無需對其進行精確相位控制，系統(tǒng)穩(wěn)定性高、可擴展性強等優(yōu)點。本論文在對強信號布里淵放大和非共線布里淵放大進行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計并搭建了非

2、共線布里淵串行放大激光組束演示系統(tǒng)，實現(xiàn)了多束激光功率合成為一路大能量激光脈沖輸出。
　　首先從經(jīng)典SBS聲光耦合方程組出發(fā)，推導(dǎo)建立了存在Stokes種子光受激布里淵散射的強信號布里淵放大理論模型。進而利用該模型就強信號布里淵放大中泵浦光注入對Stokes種子光受激布里淵散射的影響進行了理論模擬分析，得出了由于泵浦光存在而降低Stokes種子光SBS產(chǎn)生閾值的結(jié)論，并通過實驗對其進行了驗證。論文還通過改變Stokes種子光與泵浦

3、光在介質(zhì)池中相遇的時間和相遇的角度，實驗研究了強信號布里淵放大中實驗條件改變對Stokes種子光受激布里淵散射的影響；通過改變SBS介質(zhì)的布里淵頻移、布里淵增益線寬和布里淵增益系數(shù)，理論模擬了介質(zhì)參數(shù)變化對強信號布里淵放大中Stokes種子光受激布里淵散射的影響。
　　其次，利用自制激光系統(tǒng)作為光源對不同角度的非共線強信號布里淵放大進行了實驗研究，得出了非共線強信號布里淵放大在小角度范圍內(nèi)（<15°）不需要進行頻率匹配依舊保持高效

4、的結(jié)論。論文還針對大角度非共線布里淵放大因頻率失諧導(dǎo)致效率下降問題進行了理論模擬分析，提出了通過控制Stokes種子光頻率與聲波頻率達到共振，實現(xiàn)非共線布里淵放大頻率匹配的解決方案并給出了實驗驗證。此外，還提出了一種簡單有效測量SBS介質(zhì)布里淵特性參數(shù)的新方法，對適合在激光串行組束中使用的全氟碳化合物系列介質(zhì)的布里淵頻移和布里淵增益線寬進行了測量，得到的測量結(jié)果可以給介質(zhì)選取提供參考。
　　最后，在前面幾章的研究基礎(chǔ)上，對非共線布

5、里淵串行放大激光組束演示系統(tǒng)進行了分模塊化設(shè)計和搭建。其中，單縱模脈沖激光振蕩-放大模塊中采用復(fù)合腔選單縱模技術(shù)，利用傳輸矩陣方法對其進行了參數(shù)設(shè)計，使用SolidWorks三維制圖軟件對其進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計；多路激光脈沖并行放大模塊中采用雙程放大模式，通過增益模擬設(shè)計確定了Nd:YAG激光放大棒的規(guī)格參數(shù)，通過脈沖激光電源模擬設(shè)計確定了儲能放電系統(tǒng)的規(guī)格參數(shù)；非共線布里淵串行放大功率合成模塊中，通過結(jié)構(gòu)排布設(shè)計確定了Stokes種子光與各