高功率會聚激光在自聚焦介質(zhì)中的傳輸與控制機(jī)理研究.pdf

1、近年來，激光傳輸與控制技術(shù)有了很多新的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是太陽能的開發(fā)應(yīng)用引起了人們極大的興趣。地球之外豐富的太陽能使得空間發(fā)電極具魅力，在空間軌道堆積太陽能可以生成微波或者激光形式的聚焦電磁波，再通過無線能量傳輸?shù)降厍蚴侨蚩稍偕茉锤拍钪弧?009年，美國利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室、俄羅斯科學(xué)院西北利亞分院、英國阿斯頓大學(xué)的研究人員聯(lián)合報(bào)道了利用激光技術(shù)傳輸空間太陽能技術(shù)的發(fā)展。因此，高功率會聚激光的傳輸和控制值得我們進(jìn)一步去探索。
　　

2、 首先，理論分析了高功率會聚激光在自聚焦介質(zhì)中的傳輸過程，得到了焦斑位置的計(jì)算公式。從光束自聚焦和透鏡聚焦理論出發(fā)，推導(dǎo)出激光束在自聚焦和透鏡聚焦共同作用下聚焦焦斑位置的表達(dá)式。發(fā)現(xiàn)焦斑位置受入射功率、初始束寬以及透鏡焦距影響，聚焦的長度正比于初始束寬和透鏡焦距，反比于入射功率。
　　 其次，系統(tǒng)模擬了高功率激光的焦斑位置隨入射功率、初始束寬及透鏡焦距的變化，并得到了光束焦斑位置的控制機(jī)理?；谀芡暾忉屟苌?，自聚焦和透鏡聚焦效

3、應(yīng)的非線性薛定諤傳輸方程和分步傅里葉算法，分別模擬了入射功率、初始束寬及透鏡焦距對焦斑位置的影響，模擬結(jié)果表明光束聚焦長度隨激光束入射功率增加而減小，隨入射光束初始束寬增大而增大，隨透鏡焦距增大而增大，與上述理論結(jié)果一致。焦斑位置控制機(jī)理可以概括為：匹配上述三個(gè)影響因素的大小關(guān)系，使它們對光束擴(kuò)散作用和聚焦作用恰好能相互抵消。
　　 最后，研究高功率會聚激光在自聚焦介質(zhì)傳輸過程中，焦斑大小隨入射功率、入射光束初始束寬、及透鏡焦距