發(fā)布時(shí)間：2021-11-16 03:28

　　大能量重頻脈沖激光器在基礎(chǔ)科學(xué)、工業(yè)加工、國防建設(shè)等領(lǐng)域中有重要應(yīng)用。此類激光器由于是重頻運(yùn)轉(zhuǎn),相對(duì)于單次運(yùn)行的激光器,對(duì)熱管理有更高的要求,相對(duì)于連續(xù)激光器,對(duì)自發(fā)輻射光放大（ASE）的控制有更高的要求。在滿足以上兩點(diǎn)主要要求的條件下如何提高激光器的轉(zhuǎn)換效率、實(shí)現(xiàn)激光器緊湊化對(duì)其適應(yīng)高要求的應(yīng)用場景具有重要的意義。本文對(duì)高效緊湊的大能量重頻脈沖激光器關(guān)鍵技術(shù)和物理問題進(jìn)行研究,重點(diǎn)從激光器的熱管理、ASE抑制、激光器光學(xué)構(gòu)型等方面展開理論分析、設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究,主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.闡述了大能量重頻脈沖激光器的研究背景,研究現(xiàn)狀。對(duì)影響大能量脈沖激光器效率和緊湊性的關(guān)鍵問題作了定性分析,理清了設(shè)計(jì)此類激光器的技術(shù)難點(diǎn)和基本設(shè)計(jì)思路。2.分別針對(duì)不同應(yīng)用場景的激光器熱管理問題進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研制。針對(duì)水冷激活鏡放大器的熱管理與光束控制問題,采用流道優(yōu)化、邊緣熱平衡設(shè)計(jì)、主動(dòng)應(yīng)力等方法,使得放大器在強(qiáng)泵浦下的高頻波前畸變和增益介質(zhì)在多物耦合應(yīng)力加載下的像散得到有效控制。設(shè)計(jì)并研制了高速氣冷模塊和基于正十八烷固液相變的溫控模塊,掌握了大口徑介質(zhì)透射式氣冷的關(guān)鍵技術(shù)、相變熱管理關(guān)鍵技術(shù),為... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２經(jīng)沖擊強(qiáng)化和疲勞實(shí)驗(yàn)后的試件外觀??近兩年來，國內(nèi)對(duì)沖擊強(qiáng)化的研究呈現(xiàn)遍地開花的局勢(shì)，發(fā)表了很多有參考價(jià)值的??研宂成果［１Ｗ８］

／＇－４１?２０１７??下面對(duì)表中的激光器的具體技術(shù)問題和應(yīng)用場景進(jìn)行介紹。??美國的ＬＬＮＬ實(shí)驗(yàn)室在重頻脈沖激光器研宄方面起步最早，在２００６年Ｍｅｒｃｕｒｙ裝??置即實(shí)現(xiàn)了?６５Ｊ＠１０Ｈｚ的二倍頻激光輸出。Ｍｅｒｃｕｒｙ裝置采用的激光材料為Ｙｂ：?Ｓ－ＦＡＰ??晶體，放大器的冷卻方式為常溫風(fēng)冷。Ｍｅｒｃｕｒｙ裝置建設(shè)的目的是為未來聚變能源裝置??做技術(shù)積累，建成后該裝置采用的大部分技術(shù)被后續(xù)計(jì)劃ＬＩＦＥ裝置的設(shè)計(jì)采用｜３５］，該??裝置本身作為超短脈沖激光的泵浦源投入使用％１。圖１．３是Ｍｅｒｃｕｒｙ裝置的現(xiàn)場照片。??誠??矚邐??圖１．３?Ｍｅｒｃｕｒｙ裝置照片??Ｍｅｒｃｕｒｙ裝置用的ＹｋＳ－ＦＡＰ晶體是一種笮軸晶體，生長的尺寸有限，圖１．４足品體的??毛壞照片。由ｊ？此種品體尺寸有限，并且單軸品體制作成陶瓷相對(duì)各向卜彳性品休史加Ｗ??難，因此這種材料不能滿足更大能量單口徑輸出的需求，研究人員在ＬＩＦＥ的設(shè)計(jì)屮換了??５??

?高效重頻大能量脈沖激光器關(guān)鍵技術(shù)研究???激光材料，將Ｙｂ：Ｓ－ＦＡＰ晶體換成了釹玻璃。??￡?—??＜????—＊??￣?１８?ｃｍ??圖１．４?Ｙｂ：Ｓ－ＦＡＰ晶體毛坯照片??圖１．５是Ｍｅｒｃｕｒｙ的疊片氣冷放大器照片，通過設(shè)計(jì)氣流通道，保證氣流的流速和均??勻性滿足散熱和對(duì)波前畸變的控制要求。放大器采用七片Ｙｂ：Ｓ－ＦＡＰ晶體，為了將就晶體??的尺寸，光斑呈長方形。研宄人員測(cè)試了滿功率泵浦下的光束波前畸變，測(cè)量結(jié)果如圖??１．６所示。??圖１．５?Ｍｅｒｃｕｒｙ的疊片氣冷放大器照片??Ｄａｔａ??＿纖??〇。??■－０．５５??圖１．６?Ｍｅｒｃｕｒｙ裝置單個(gè)放大器的熱致波前畸變測(cè)量值??為了將Ｍｅｒｃｕｒｙ裝置用于ＰＷ激光器的泵浦，研究人員采用ＹＣＯＢ晶體作為倍頻器件，??對(duì)基頻激光進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，并測(cè)試了能量穩(wěn)定性，測(cè)試結(jié)果如圖１．７所示。??６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)TC17鈦合金模擬葉片疲勞極限的影響[J]. 劉亮,聶祥樊,胡仁高,古遠(yuǎn)興,何衛(wèi)鋒.  燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究. 2019(04)
[2]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)7050-T7451鋁合金凹槽結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響[J]. 李鋼,姚雄華,郭超,陳海波,劉磊,李博.  熱加工工藝. 2019(12)
[3]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)回轉(zhuǎn)支承用鋼42CrMo表面性能的影響[J]. 陳彬,張興權(quán).  表面技術(shù). 2019(02)
[4]泡沫銅對(duì)相變蓄熱系統(tǒng)放熱性能的影響[J]. 陳華,柳秀麗,劉園園,王之洋.  低溫工程. 2019(01)
[5]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)太陽能熱發(fā)電用滲鋁鋼顯微組織和高溫拉伸性能的影響[J]. 李微,許棟梁,左爐,陳薦,李傳常,何建軍,任延杰,李聰,邱瑋,張圣德.  表面技術(shù). 2019(01)
[6]Development of a 100 J, 10 Hz laser for compression experiments at the High Energy Density instrument at the European XFEL[J]. Paul Mason,Saumyabrata Banerjee,Jodie Smith,Thomas Butcher,Jonathan Phillips,Hauke H?ppner,Dominik M?ller,Klaus Ertel,Mariastefania De Vido,Ian Hollingham,ANDrew Norton,Stephanie Tomlinson,Tinesimba Zata,Jorge Suarez Merchan,Chris Hooker,Mike Tyldesley,Toma Toncian,Cristina HernANDez-Gomez,Chris Edwards,John Collier.  High Power Laser Science and Engineering. 2018(04)
[7]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)304不銹鋼疲勞壽命的影響[J]. 汪軍,李民,汪靜雪,張興權(quán),魏偉,戚曉利,王會(huì)廷.  中國激光. 2019(01)
[8]翅片管式蓄熱器固液相變傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 戴俏波,鄭毅,張程賓.  建筑熱能通風(fēng)空調(diào). 2017(08)
[9]Laser at 532 nm by intracavity frequency-doubling in BBO[J]. Xiandan Yuan,Jinsong Wang,Yongqi Chen,Yulong Wu,Yunfei Qi,Meijiao Sun,Qi Wang.  Journal of Semiconductors. 2017(06)
[10]激光沖擊強(qiáng)化銅的表面質(zhì)量和性能[J]. 王峰,左慧,趙靂,陳美.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(04)

博士論文
[1]激光聚變能源驅(qū)動(dòng)器概念研究及核心技術(shù)探索[D]. 肖凱博.中國工程物理研究院 2016

碩士論文
[1]LD泵浦全固態(tài)213nm深紫外激光器的研究[D]. 蘇艷麗.山東師范大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3498067