高功率激光裝置在等離子體物理、實驗室天體物理以及慣性約束核聚變等領域中具有重要的應用。以多程放大技術為代表的第二代高功率激光裝置體積龐大,造價昂貴,通常具有如下特征:方光束、單口徑、單脈沖、單向傳輸。多程激光放大器有限的放大程數(shù)限制了其增益與儲能提取效率,因此會使用復雜而昂貴的預放大系統(tǒng)以彌補多程激光放大器有限的增益;同時,多程激光放大器中的激光脈沖也需要在較高通量的情況下運行,以獲得較高的儲能提取效率,這又容易導致激光裝置中光學器件的損傷。本論文提出了雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器,相比多程激光放大器,雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器利用兩束脈沖在放大器內(nèi)同時以不同方向傳輸,提高光路中的等效通量,以較低的通量獲得較高的儲能提取效率,這有利于提高高功率激光裝置的穩(wěn)定性與安全性,降低裝置的運維成本和建造成本。同時本論文利用雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器結合狹縫空間濾波器進行了光場特性分析。最后本文搭建了雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的演示實驗平臺,通過實驗驗證了雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器可以以較低的通量獲得較高的儲能提取效率。本論文主要取得了以下研究進展和結果:1.提出了近場注入型與遠場注入型雙脈沖雙向環(huán)形激光放大構...

【文章頁數(shù)】：174 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 高功率激光裝置的發(fā)展
    1.2 高功率激光裝置的現(xiàn)狀
        1.2.1 國外高功率激光裝置現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 下一代高功率激光裝置的進展
        1.3.1 DiPOLE-100激光裝置
        1.3.2 LIFE激光裝置
        1.3.3 緊湊型脈沖激光放大器
        1.3.4 雙脈沖雙向多程激光放大器
        1.3.5 雙脈沖單向多程激光放大器
    1.4 本論文的研究內(nèi)容
第2章 雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的構型設計
    2.1 近場注入型雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器
        2.1.1 基本結構
        2.1.2 基本工作原理
        2.1.3 近場注入型雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的像傳遞關系
    2.2 遠場注入型雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器
        2.2.1 基本結構
        2.2.2 基本工作原理
        2.2.3 遠場注入型雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的像傳遞關系
    2.3 本章小結
第3章 雙脈沖雙向環(huán)形放大的理論模型
    3.1 脈沖激光放大理論模型
        3.1.1 飽和能量密度的修正
    3.2 激光脈沖多程放大的理論模型
        3.2.1 基于Frantz-Nodvik方程多程放大模型
        3.2.2 考慮馳豫效應的多程放大模型
    3.3 雙脈沖雙向環(huán)形放大的理論模型
    3.4 放大脈沖時間波形預補償?shù)挠嬎惴椒?br>    3.5 本章小結
第4章 雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的能流分析
    4.1 多程激光放大器的模擬分析
        4.1.1 能流分析
        4.1.2 放大脈沖時間波形的變化
    4.2 近場注入型雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的模擬分析
        4.2.1 能流分析
        4.2.2 放大脈沖時間波形的變化
        4.2.3 片狀放大器片數(shù)的配置
    4.3 遠場注入型雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的模擬分析
        4.3.1 能流分析
        4.3.2 放大脈沖時間波形的變化
        4.3.3 片狀放大器片數(shù)的配置
    4.4 本章小結
第5章 雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的光場特性分析
    5.1 理論模型
        5.1.1 光束的自由傳輸
        5.1.2 光束通過空間濾波器的傳輸
        5.1.3 光束通過非線性增益介質(zhì)的傳輸
    5.2 高功率激光裝置參數(shù)
    5.3 近場注入型雙脈沖雙向環(huán)形放大器的光場模擬分析
        5.3.1 近場注入型雙脈沖雙向激光放大器的模擬計算
        5.3.2 基于狹縫空間濾波器的光場特性分析
    5.4 遠場注入型雙脈沖雙向環(huán)形放大器的光場分析
        5.4.1 遠場注入型雙脈沖雙向激光放大器的模擬計算
        5.4.2 基于狹縫空間濾波器的光場特性分析
    5.5 本章小結
第6章 雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的演示實驗
    6.1 實驗平臺
        6.1.1 前端裝置
        6.1.2 雙脈沖雙向環(huán)形激光放大器的設計
    6.2 單脈沖環(huán)形放大實驗
        6.2.1 單脈沖環(huán)形放大實驗過程
        6.2.2 單脈沖環(huán)形放大實驗分析
    6.3 雙脈沖雙向環(huán)形放大實驗
        6.3.1 雙脈沖雙向環(huán)形放大實驗過程
        6.3.2 雙脈沖雙向環(huán)形放大實驗分析
    6.4 本章小結
第7章 總結與展望
    7.1 論文總結
    7.2 工作展望
參考文獻
附錄
    附錄一 本文評價近場光束質(zhì)量的主要參數(shù)
    附錄二 狹縫空間濾波器的像傳遞關系
攻讀博士期間公開發(fā)表的論文和受理的專利
    期刊論文
    專利
致謝



本文編號：4034600