【摘要】：隨著激光技術(shù)的發(fā)展,光學(xué)元件的損傷成為限制大型激光裝置向更高更強(qiáng)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題,而熔石英由于具有良好的光學(xué)性能在大型激光裝置中被廣泛使用。強(qiáng)激光輻照下,缺陷誘導(dǎo)損傷和非線性效應(yīng)是造成熔石英光學(xué)元件損壞的主要原因。缺陷誘導(dǎo)損傷是在強(qiáng)激光的輻照下,由于雜質(zhì)缺陷對(duì)激光能量的吸收和強(qiáng)度調(diào)制,造成光學(xué)元件發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞;非線性效應(yīng)損傷是強(qiáng)激光輻照下由于非線性極化產(chǎn)生的材料力學(xué)光學(xué)等性質(zhì)改變而導(dǎo)致的材料結(jié)構(gòu)破壞。在大型激光裝置的終端光學(xué)組件中,元件一般暴露在多個(gè)波長(zhǎng)的同時(shí)輻照下,其損傷現(xiàn)象和損傷規(guī)律與單波長(zhǎng)輻照有所不同,研究多波長(zhǎng)輻照下熔石英的損傷有重要意義。隨著輸出能量不斷提高,在大型激光裝置中,非線性效應(yīng)對(duì)光束傳輸和元件損傷的影響逐漸受到重視,受激布里淵散射便是其中之一,受激布里淵散射的高反射效率和強(qiáng)超聲波場(chǎng)會(huì)造成系統(tǒng)的能量損耗和元件破壞。并且受激布里淵散射具有相位共軛、時(shí)間延遲、脈寬壓縮等特性,在光學(xué)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用,研究受激布里淵散射具有非常重要的價(jià)值。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法研究了多波長(zhǎng)輻照下熔石英中的損傷以及不同波長(zhǎng)激光輻照下熔石英中的受激布里淵散射。主要研究?jī)?nèi)容如下:研究了不同波長(zhǎng)激光單獨(dú)輻照下和兩個(gè)波長(zhǎng)激光同時(shí)輻照下熔石英光學(xué)元件的損傷規(guī)律。主要獲取了損傷幾率曲線與典型損傷形貌。研究結(jié)果表明,單波長(zhǎng)輻照下,短波長(zhǎng)激光損傷閾值低,損傷幾率曲線上升速度快;雙波長(zhǎng)同時(shí)輻照下,損傷密度增加,在1064 nm激光中加入定量的532 nm激光和355 nm激光,1064 nm激光損傷幾率曲線上升速度會(huì)加快,而在532 nm激光和355 nm激光中加入定量1064 nm激光,532 nm激光和355 nm激光損傷幾率曲線上升速度無(wú)明顯變化。研究了不同波長(zhǎng)激光輻照下熔石英光學(xué)元件中的縱向受激布里淵散射,研究了入射激光能量密度與散射效率的關(guān)系,研究了樣品長(zhǎng)度、透鏡焦距以及入射激光的縱模模式對(duì)縱向受激布里淵散射產(chǎn)生閾值及反射效率的影響規(guī)律,觀察到散射脈沖波形隨能量密度的變化規(guī)律。結(jié)果表明,縱向受激布里淵散射存在明顯的閾值效應(yīng)和飽和效應(yīng),當(dāng)入射激光能量密度到達(dá)閾值,散射效率隨入射激光能量密度迅速增加,但增加到一定程度后,散射效率保持不變。
【圖文】：

所以倍頻光的損傷閾值介于基頻和三倍頻之間。激布里淵散射及其誘導(dǎo)熔石英光學(xué)元件損傷的機(jī)激布里淵散射的一般描述來(lái)，隨著大型激光裝置負(fù)載能力的不斷提升，非線性效應(yīng)對(duì)成的損傷效應(yīng)逐漸引起人們的重視，受激布里淵散射是大型生的非線性效應(yīng)之一[65~67]。淵散射是由于分子熱運(yùn)動(dòng)使介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生聲波場(chǎng)和入射光的相偏離傳播方向。介質(zhì)內(nèi)聲波場(chǎng)的產(chǎn)生，意味著介質(zhì)折射率的使得入射光發(fā)生散射，這種散射類(lèi)似超聲波對(duì)光的衍射，將射。激光器發(fā)明之后，由于激光的高相干性使得散射具有了效應(yīng)使得介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)的感應(yīng)聲場(chǎng)，感應(yīng)聲場(chǎng)和入射光相互的散射光，這種現(xiàn)象稱為受激布里淵散射，其產(chǎn)生過(guò)程如圖

圖 2-2 SBS 波矢匹配關(guān)系Fig.2-2 SBS wave vector matching relationship一種過(guò)程，當(dāng)聲波場(chǎng)強(qiáng)度到達(dá)一定程度后，互作用，使得聲波場(chǎng)減小同時(shí)產(chǎn)生一束頻率i-stokes 過(guò)程。這時(shí)能量守恒和動(dòng)量守恒關(guān)系p a asv v vp a ask k k散射光頻率變大，同理可得其頻移量：2 sin2p aas p a pnv v v v vc anti-stokes 過(guò)程，，散射光的頻移量最大。
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O437.2;TN24

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本文編號(hào)：2605637