高能高峰值功率轉鏡調(diào)Q Nd：YAG激光器的研究.pdf

1、光電偵察與制導技術的發(fā)展，使得光電對抗中利用高峰值功率、高脈沖能量激光破壞CCD等光電探測器，愈加顯得重要。要實現(xiàn)高峰值、高能量的激光輸出，國內(nèi)一般是采用調(diào)Q加多級放大技術，因此激光器體積龐大，不易于機動使用。 本論文針對光電對抗的需要，在單個抽運模塊的基礎上采用轉鏡對高能脈沖激光進行調(diào)制，獲得高峰值功率、窄脈寬的激光脈沖，研究主要內(nèi)容如下： 介紹CCD的結構及其軟損傷和硬損傷，分析不同類型脈沖激光對CCD的損傷原理，以

2、及單腔高峰值、高能量調(diào)制激光對CCD損傷的重要現(xiàn)實意義。 計算了單橢圓、多橢圓腔的效率，并將金屬泵浦腔的幾何傳輸效率和常用的雙橢圓腔的幾何傳輸效率進行了比較，對激光棒的溫度分布和應力分布進行了論述和計算，激光棒的應力大小對激光器的安全工作具有重要意義。考慮到實際應用，要求激光器輸出功率連續(xù)可調(diào)、能夠用光纖傳輸，同時考慮最大模體積和高光束質(zhì)量，采用平平腔。 對激光器單元模塊的熱效應進行了分析，理論計算表明在擬定的工作條件下

3、，最大應力小于晶體的破壞閾值的75％，激光棒的應力不會超過晶體的破壞閾值，不會因應力而引起破裂；通過對激光輸出功率和效率的理論表達式的分析，得出增加輸出功率和效率應采取的措施，輸出鏡的透過率對激光輸出功率有很大影響，并且存在最佳值。 對靜態(tài)脈沖Nd:YAG固體激光器的最佳工作方式進行了研究。通過實驗確定了激光器的最佳透過率、穩(wěn)定范圍最大的諧振腔腔型、冷卻水溫等參數(shù)，得到最大輸出平均功率為500W，單脈沖能量為80J，電光效率為4

4、．2％，光束質(zhì)量為21．8mm*mrad，輸出功率、能量穩(wěn)定度為±2％，實驗還表明，晶體棒的濃度梯度對輸出激光的功率、能量、光束質(zhì)量基本沒有影響。 通過多種材料對比分析，采用鋁合金做轉鏡基體，并對其在4×104rpm、6×104rpm的轉速下的機械及光學特性進行分析，建立轉鏡在高速運轉下的受力模型，使用MSC．Pagan軟件模擬出轉鏡在高速運轉下的表面應力及面形變化。并采用PC7824板卡控制轉鏡旋轉位置和電源信號的降頻及延遲匹

5、配。 通過Nd:YAG固體激光器的速率方程以及轉鏡的開關函數(shù)，模擬出腔長、輸出鏡反射率、臨界角以及轉速間的關系，并結合轉鏡調(diào)Q實驗，得出的實驗結果和模擬的參數(shù)關系相符，實現(xiàn)了轉鏡調(diào)Q高能量、高峰值脈沖激光輸出。根據(jù)實驗獲得實際最佳轉速1．8×104rpm，在泵浦脈寬為0．8ms，輸出鏡透過率為70％，諧振腔長度為645mm時，輸出的調(diào)制激光峰值功率最高、小脈沖最少。小脈沖能量約為總能量的10％，泵浦燈注入單脈沖能量為433J得到