百焦耳固體激光器高效三倍頻系統(tǒng)設計及實驗研究.pdf

1、三倍頻光學系統(tǒng)作為百焦耳固體激光裝置與物理實驗耦合的關鍵系統(tǒng),實現高效率、高輸出質量、高穩(wěn)定性的諧波轉換,對于降低基頻光通量要求和裝置運行風險、提高物質吸收效率和運行穩(wěn)定性,具有十分重要的意義。本文針對百焦耳釹玻璃固體激光裝置,對高效率三倍頻系統(tǒng)的相關問題進行了系統(tǒng)的研究和模擬,并在此基礎上,進行了離線和在線調試實驗,得到了高效穩(wěn)定的三倍頻光輸出。
　　本論文主要分為三個部分:高效三倍頻系統(tǒng)的優(yōu)化設計;三倍頻系統(tǒng)擾動分析及其抑制方

2、案;高效三倍頻的實驗研究。
　　高效三倍頻系統(tǒng)的優(yōu)化設計是實現高效穩(wěn)定三倍頻光輸出的基礎。本文從倍頻和和頻的耦合波方程組出發(fā),建立了三倍頻系統(tǒng)的數值理論計算模型?；诖四Ｐ?對高效三倍頻方案進行了優(yōu)化設計,主要包括兩種高效三倍頻方案的量化分析、晶體的參數優(yōu)化以及不同用戶需求下的控制方案。最終采用II/II類偏振失配方案,倍頻、和頻晶體厚度均為14mm,通過對三倍頻模塊整體偏擺、俯仰、滾轉三個方向的運動實現對倍頻晶體角度、和頻晶體角

3、度、偏振角度的調節(jié)。
　　對高效三倍頻系統(tǒng)的各種擾動進行分析和抑制是保障裝置運行穩(wěn)定的重要前提。本文主要對噪聲引起的基頻光振幅波動、傳輸衍射調制、溫度擾動、基頻光時間波形、晶體夾持畸變、機械結構振動這幾種因素對三倍頻系統(tǒng)性能的影響進行了分析。當噪聲調制深度較小時,噪聲對于三倍頻的系統(tǒng)性能影響不大。當調制深度大于0.07時,三倍頻效率值將下降10％以上。對于其他幾種擾動,均提出了相應的抑制方案,最大程度地減少了擾動對于三倍頻系統(tǒng)能能