發(fā)布時間：2018-11-25 15:07

【摘要】：高功率激光系統(tǒng)的“功率受限”一直是激光發(fā)展過程中的重要問題之一,空間濾波器是激光系統(tǒng)中的重要組成部分。傳統(tǒng)的針孔空間濾波技術由于濾波原理的限制,難以滿足未來高功率激光系統(tǒng)緊湊、高效、低成本等要求�；诠鉄崦粽圩儾ＡУ腂ragg體光柵由于其高衍射效率、優(yōu)秀的角選擇能力與高損傷特性,可在強激光傳輸近場實現(xiàn)空間濾波,克服針孔空間濾波的諸多問題,有可能在未來高功率激光系統(tǒng)中的廣泛應用。但是在Bragg體光柵與高功率激光系統(tǒng)的集成應用中仍存在大量的科學技術問題,例如光束的波前特性、填充因子降低、光路偏折問題等。針對上述問題,本論文進一步開展了Bragg體光柵的理論研究以及近場光束特性與控制技術研究,為高功率激光技術的發(fā)展提供了一些新的思路和技術儲備。論文主要取得了如下研究成果:(1)提出了駝峰Bragg體光柵及其光束近場控制技術。利用耦合波理論研究了駝峰Bragg體光柵的物理圖像,分析了駝峰Bragg體光柵的衍射特性,討論了駝峰Bragg體光柵對光束不同周期空間調制的濾除能力。理論計算結果表明,基于駝峰Bragg體光柵的近場帶阻濾波技術(Band-Stop Filtering,BSF)可用于抑制激光系統(tǒng)特定中高頻空間頻率的快速增長,在一定程度上放寬高功率激光系統(tǒng)中B積分的限制。(2)提出了基于Bragg體光柵級聯(lián)的近場帶阻濾波技術。理論模擬與實驗結果表明:將目標光束偏離布拉格角入射Bragg體光柵,光束中某一區(qū)間的中高頻空間調制滿足布拉格條件而發(fā)生高效衍射,實現(xiàn)對此區(qū)間空間調制的近場帶阻濾波。采用耦合波理論研究了影響濾波特性的因素,濾波特征頻率和濾波帶寬分別由偏離布拉格條件的角度和體光柵角度選擇寬度決定。該技術可在高功率激光系統(tǒng)中即插即用。(3)提出了基于Bragg體光柵的波前優(yōu)化技術。理論分析與實驗相結合研究了Bragg體光柵的角度選擇特性對光束中波前畸變的優(yōu)化能力;實驗研究結果表明:Bragg體光柵可高效地優(yōu)化光束的中高頻波前畸變,優(yōu)化后光束的波前PV值(peak-valley value)降低了9.93倍、RMS值(root-mean-square value)降低了5.05倍,明顯提高了光束的可聚焦功率,斯特列爾比(Strehl Ratio)提高了2.23倍,并且實現(xiàn)了光束遠場分布的勻化。該技術可能放寬高功率激光系統(tǒng)中的B積分限制。(4)基于耦合波理論,結合材料與器件損耗系數(shù)的精密測量,建立了有損Bragg體衍射元件的參數(shù)設計方法。該方法可根據(jù)實際光學系統(tǒng)對Bragg元件衍射特性的需求,獲得最優(yōu)Bragg體衍射元件的結構參數(shù),為Bragg體衍射元件制備與各類光束近場控制技術奠定了理論基礎。(5)研究了正弦相位調制光束經(jīng)Bragg體光柵衍射的幅頻調制效應。傳統(tǒng)角選擇濾波器的光譜選擇性會引起正弦相位調制光束的光譜不均勻剪切從而導致幅頻調制效應。本論文基于耦合波理論,設計了窄角度選擇特性和寬光譜選擇帶寬兼具的Bragg體光柵,可以滿足高功率激光系統(tǒng)中不同相位調制光束的濾波要求,在高功率激光系統(tǒng)中近場光束控制研究中具有重要的意義。本論文的研究結果在光學探測、高功率激光系統(tǒng)的輸出能力提升、波前優(yōu)化、近場光束控制和激光的遠場特性改善等方面具有潛在的應用價值。
[Abstract]:The 鈥減ower limited鈥，

本文編號：2356538