紧凑型高效能固体激光器关键技术研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:liu1208
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
二极管抽运全固态激光器(DPSSL)是激光雷达的关键器件,本文对紧凑型高效能端面抽运DPSSL中的若干关键技术进行研究,其主要内容包括四个部分:高抽运功率条件下抽运光与热效应的相互作用分析;激光器光束质量的热效应自洽控制技术研究;端面抽运Nd:YAG激光器中抽运光的宽光谱吸收技术研究;紧凑型高效能端面抽运调Q激光器的设计方案及样机研制。热效应与抽运光的相互作用研究。在大功率固体激光器中,由于抽运光分布和热效应之间存在复杂的相互作用,所以在对热效应的分析中不能采用固定不变的抽运光分布进行计算,否则会带来较大的误差。本文提出一种反复迭代的数值处理方法,充分考虑抽运光和热效应之间的相互作用和相互影响,并对一些典型端面抽运固体激光器的热效应和抽运光分布进行了分析,研究了是否考虑这种相互作用对计算增益介质内部温度场分布所带来影响。论文中,将增益介质对抽运光的吸收长度和估算的热透镜焦距相比较,提出了用于判断热效应和抽运光相互作用强度的影响因子K,根据影响因子K值可以判断在理论分析中是否需要考虑两者的相互作用。对影响因子K的研究表明,当K小于0.1时,抽运光和热效应相互作用对增益介质内部温度场计算所产生的影响可忽略不计。热效应对光束质量的自洽控制技术研究。在固体激光器中,热效应会同时影响抽运光和振荡光的空间分布。我们发现,在端面抽运固体激光器中,通常存在一个抽运功率的区间段,当抽运功率在此区间内,增益介质内部可形成焦距合适的热透镜,该热透镜同时作用于抽运光和基模振荡光,使抽运光分布和基模振荡光分布在增益介质内高度吻合,从而获得较高的激光器基模效率和光束质量。我们将这种现象,称为热效应对激光光束质量的自洽控制现象。实验表明,当抽运功率处在这个区间以外时,由于抽运光与基模振荡光在增益介质内的空间匹配程度变差,激光器的光束质量迅速恶化。基于上述发现,论文提出一种端面抽运固体激光器的光束质量控制方案,对这个特定的抽运光功率区间加以利用,使抽运光与基模振荡光的空间匹配程度达到最佳,以获得好的光束质量。采用该技术,我们在端面抽运Nd:YAG激光器中,当抽运功率处于105w至115w区间时,实现了激光器光束质量因子小于2.3的激光输出。在此区间外,激光器光束质量因子迅速增加到3以上。端面抽运Nd:YAG激光器中抽运光的宽光谱吸收技术。在大功率端面抽运条件下,为了提高激光器的效率,我们提出一种将Nd:YAG与Nd:YVO4晶体组合应用的方案,将具有优良导热性能的Nd:YAG晶体作为对抽运光的前端吸收晶体,其后端放置具有较宽吸收谱的Nd:YVO4晶体,用来吸收由于谱宽不匹配而没有被Nd:YAG晶体吸收的抽运光能量成分。同时两种晶体在1064nm波长处的发射谱相互重叠,其吸收的抽运光能量可以转化成共同波长的振荡激光,由此来提高对抽运光的利用效率。同时,由于Nd:YAG晶体吸收谱线较窄,极易受到抽运源温度波长漂移的影响,导致激光器输出功率出现起伏变化。该方案利用后端Nd:YVO4晶体的宽吸收谱特性,对未被吸收的抽运光能量进行补充吸收。当抽运源出现波长漂移时,两种晶体通过互补吸收的方式,使激光器吸收效率和输出功率保持稳定,从而降低抽运源温度波长漂移对激光器产生的影响。紧凑型高效能端面抽运调Q激光器的研制。利用模块化设计方式,采用局部均匀化抽运技术、输出镜的硬调节技术以及双向声光衍射技术等工程技术方案,并结合基于热效应的光束质量自洽控制技术以及端面抽运Nd:YAG激光器中抽运光的宽光谱吸收技术,研制出紧凑型高效能端面抽运DPSSL激光器样机。研究了激光器各项参数的测试方法,并对所研制的激光器样机进行了测试。该样机测试结果满足高重复频率(≥10kHz),窄脉冲宽度(3.6ns),高峰值功率(1.1MW),高光束质量(M2=3.9),紧凑体积小(80×90×180mm3),输出功率稳定(功率不稳定度小于1%),高效率(整机插头效率7.2%,光光转换效率38%)等预期技术指标。该激光器样机在外场实验中,完成了对11.9公里远目标的稳定距离测量,具备良好应用前景。
其他文献
随着多媒体技术的快速发展,人们对视频分辨率的要求越来越高,视频分辨率朝着4K(3840×2160)和8K(7680×4320)超高清方向发展。超高清视频的高分辨率、高帧率和高像素深度导致
摘 要: 随着基于网络环境的新的教学模式的形成,培养学生的自主学习能力显得日益重要。理工科学生的英语自主学习能力薄弱,在网络环境下培养他们的自主学习能力迫在眉睫。本文分析了网络环境下理工科学生在英语自主学习过程中存在的主要问题,并提出相应的解决办法。  关键词: 网络环境 理工科学生 英语自主学习能力 培养途径  一、引言  2004年1月国家教育部制定并颁布了《大学英语课程教学要求(试行)》,并
传统的旋转电机通过中间传动环节转换为直线运动的伺服进给机构已难以满足现代先进制造业高速高精度的要求。直线电机因其特有的性能,已在各种高速精密定位场合得到广泛使用。直线电机直接驱动伺服控制系统消除了机械传动链的缺点,提高了系统的动态反应能力,能实现超高速运行和超精密定位。由于这种零传动方式消除了中间传动环节,使得负载质量变化等不确定因素没有经过任何缓冲就直接作用到电机上,增加了系统的控制难度。因此对
解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)在其生长过程中能产生多种脂肽类物质,具有显著的抗细菌、抗真菌和抗支原体活性。抗菌脂肽是由脂肪酸链和肽链两部分构成,兼具亲水性
近年来,在人们的生活中视频监控技术得到了广泛的应用,例如多媒体会议、远程医疗、远程教育、可视电话等。随着嵌入式技术、数字图像处理技术、多媒体技术、网络通信技术的快速
摘 要: 语法是培养语言运用能力的基础,语法教学效果直接影响整个外语教学效果。但是,学习语法的目的不只是掌握语言形式,更应使语言学习者在特定的场合及情景中通过语言进行交际。英语语法教学与社会接轨,与实际生活紧密融为一体,活化英语课堂教学,将调动课堂教学中学生的学习积极性和主动性,发挥语言的交际功能。  关键词: 英语课堂 语法教学 生活资源  语法是英语学习中必不可少的内容。我国传统的语法教学习惯
摘 要: 合作学习是被国家英语教育界所采用的一种教育理论,其弥补了传统英语教学中以老师为中心的不足,使学生以小组活动的形式充分参与教学。  关键词: 高职英语 合作学习 学习方法指导  随着大学不断扩招,越来越多的学生进入大学校园,班级规模越来越大。高职教育的特殊性使课时减少,学生英语基础差等成为教学的障碍。如何在有限的课时内尽可能地调动所有学生的积极性和参与性,提高学生的学习能力是师生必须共同面
摘 要: 高校英语专业听力课程教学中存在教师教学观念落后、教学模式单一、学生基础参差不齐、第二课堂学习效率低下、教学条件不能满足教学要求等问题。针对的这些问题,本文讨论并提出了如下实践方法,以提高教学效率:以学生为中心,听说结合;学习内容背景导入;因材施教;培养并提高学生自己主动学习、规划学习和监控自己学习的能力。  关键词: 英语专业 听力课程 教学方法  听力课程是英语专业的基础课,是非常重要
摘 要: 本文讨论了如何在英语教学中针对Pretco题型,结合学生自身听力水平进行循序渐进的听力训练,从而帮助学生较快地提高听的能力。主要的方法有:选择恰当的听力材料,掌握常用的听力记汇和句型,掌握预测和速记的能力。  关键词: 听的能力 语境 提问句型 速记要点  随着社会的发展和就业竞争的日趋激烈,为了跟上时代的步伐,使毕业生在市场上更具竞争力,近年来,高职高专学校的学生都被要求参加高职高专英