基于光線追跡的強激光非線性效應的仿真與分析.pdf

1、在強激光系統(tǒng)中，三階非線性效應是導致光束波前畸變，光束質(zhì)量退化，甚至引起非線性自聚焦和“熱像”效應的主要因素。如何減小非線性效應的影響，如何改善光束質(zhì)量，如何提高強激光系統(tǒng)的性能，一直是強激光系統(tǒng)設計人員關注的焦點。
　　本文基于幾何光學方法，采用實際光線追跡進行強激光系統(tǒng)中非線性效應的仿真與分析，主要研究的是克爾型介質(zhì)的三階非線性效應對光傳輸及光束質(zhì)量的影響。在實驗室已經(jīng)具備的非線性光追程序基礎上，本文通過編寫線性與非線性介質(zhì)光

2、追接口模塊實現(xiàn)了兩者的混合追跡。以含有非線性介質(zhì)KDP晶體的三片式聚焦系統(tǒng)為例，本文對不同激光功率密度下KDP晶體的非線性效應對光束質(zhì)量的影響進行了仿真分析，并根據(jù)仿真結(jié)果提出了在不改變焦面位置情況下，將元件間隔作為補償器進行系統(tǒng)優(yōu)化的方法。此外，本文通過測量元件面形誤差對系統(tǒng)進行了實際面形建模，并進行了非線性光傳輸仿真，提出了采用旋轉(zhuǎn)補償方法減小面形誤差對光束的調(diào)制作用的可行性。考慮到強激光系統(tǒng)光路復雜，且傳統(tǒng)建模方法的交互性差，本文

3、也開展了以元件、組件為基礎的強激光系統(tǒng)建模方面的工作，主要完成了組建模塊的設計與功能實現(xiàn)的相關工作。
　　本文采用光線追跡的方法無須近軸近似，因而能在非線性傳輸仿真過程中綜合考慮系統(tǒng)像差、元件面形誤差的影響，此外，仿真結(jié)果和補償方法也能為強激光系統(tǒng)的優(yōu)化設計、加工和裝調(diào)提供一定的指導。而強激光系統(tǒng)新建模方式的實現(xiàn)以及組件庫等數(shù)據(jù)庫的建立也為強激光設計工作提供了有力的支持。
　　文中關于強激光光束質(zhì)量的非線性退化與補償?shù)膬?nèi)容已