百焦耳固體激光器高效三倍頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、三倍頻光學(xué)系統(tǒng)作為百焦耳固體激光裝置與物理實(shí)驗(yàn)耦合的關(guān)鍵系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)高效率、高輸出質(zhì)量、高穩(wěn)定性的諧波轉(zhuǎn)換,對(duì)于降低基頻光通量要求和裝置運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)、提高物質(zhì)吸收效率和運(yùn)行穩(wěn)定性,具有十分重要的意義。本文針對(duì)百焦耳釹玻璃固體激光裝置,對(duì)高效率三倍頻系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和模擬,并在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了離線(xiàn)和在線(xiàn)調(diào)試實(shí)驗(yàn),得到了高效穩(wěn)定的三倍頻光輸出。
　　本論文主要分為三個(gè)部分:高效三倍頻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì);三倍頻系統(tǒng)擾動(dòng)分析及其抑制方

2、案;高效三倍頻的實(shí)驗(yàn)研究。
　　高效三倍頻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定三倍頻光輸出的基礎(chǔ)。本文從倍頻和和頻的耦合波方程組出發(fā),建立了三倍頻系統(tǒng)的數(shù)值理論計(jì)算模型。基于此模型,對(duì)高效三倍頻方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),主要包括兩種高效三倍頻方案的量化分析、晶體的參數(shù)優(yōu)化以及不同用戶(hù)需求下的控制方案。最終采用II/II類(lèi)偏振失配方案,倍頻、和頻晶體厚度均為14mm,通過(guò)對(duì)三倍頻模塊整體偏擺、俯仰、滾轉(zhuǎn)三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)倍頻晶體角度、和頻晶體角

3、度、偏振角度的調(diào)節(jié)。
　　對(duì)高效三倍頻系統(tǒng)的各種擾動(dòng)進(jìn)行分析和抑制是保障裝置運(yùn)行穩(wěn)定的重要前提。本文主要對(duì)噪聲引起的基頻光振幅波動(dòng)、傳輸衍射調(diào)制、溫度擾動(dòng)、基頻光時(shí)間波形、晶體夾持畸變、機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)這幾種因素對(duì)三倍頻系統(tǒng)性能的影響進(jìn)行了分析。當(dāng)噪聲調(diào)制深度較小時(shí),噪聲對(duì)于三倍頻的系統(tǒng)性能影響不大。當(dāng)調(diào)制深度大于0.07時(shí),三倍頻效率值將下降10％以上。對(duì)于其他幾種擾動(dòng),均提出了相應(yīng)的抑制方案,最大程度地減少了擾動(dòng)對(duì)于三倍頻系統(tǒng)能能