大功率聲光調(diào)Q CO2激光器研究.pdf

1、CO2激光器具有大氣窗口傳輸損耗低、聚焦性能好、容易實(shí)現(xiàn)高功率等諸多優(yōu)點(diǎn)，在雷達(dá)、工業(yè)加工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的CO2激光器多工作在連續(xù)輸出模式或由電脈沖激勵(lì)的準(zhǔn)連續(xù)模式，由此限制了CO2激光的諸多應(yīng)用。Q調(diào)制技術(shù)讓高峰值功率的激光脈沖實(shí)現(xiàn)變得容易，是激光技術(shù)上的一塊重要里程碑。一方面高峰值功率的短脈沖激光與在材料加工時(shí)極大地降低了熱影響，使得加工更為精密；另一方面調(diào)Q所得納秒級(jí)激光脈沖在雷達(dá)、探測(cè)領(lǐng)域表現(xiàn)出更好的性能。CO2激光屬于紅

2、外波段，位于大氣傳輸窗口，且非金屬有機(jī)物對(duì)該波段吸收強(qiáng)烈，但是該波段的調(diào)Q器件十分有限，由此也限制了CO2激光調(diào)Q技術(shù)的發(fā)展。
　　為了在現(xiàn)有調(diào)Q器件基礎(chǔ)上獲得更大功率的脈沖CO2激光，本文圍繞CO2激光的聲光調(diào)Q方式開(kāi)展了理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先，基于Runge-kutta算法計(jì)算了根據(jù)四溫度模型推導(dǎo)的調(diào)Q速率方程的數(shù)值解，模擬調(diào)Q脈沖的形成過(guò)程，研究了不同弛豫參數(shù)對(duì)脈沖形成過(guò)程的影響。
　　基于封離式玻璃管的CO

3、2激光開(kāi)展了系統(tǒng)的聲光調(diào)Q實(shí)驗(yàn)，在重復(fù)頻率1-50kHz范圍內(nèi)得到了穩(wěn)定的聲光調(diào)Q脈沖輸出，平均功率在1~21W。重復(fù)頻率1kHz時(shí)，峰值功率達(dá)4.5kW，脈沖寬度在200ns左右。研究了該聲光調(diào)Q激光器的脈沖波形特性與功率輸出特性。同時(shí)，進(jìn)行了脈沖放大實(shí)驗(yàn)，脈沖功率得到了約2.5倍放大；
　　最后，為了得到大功率的聲光調(diào)Q脈沖，提出了一種三鏡非穩(wěn)腔聲光調(diào)Q方案。采用離散FFT法對(duì)虛共焦腔內(nèi)光強(qiáng)衍射傳輸過(guò)程進(jìn)行仿真，研究了該方案的