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文檔簡介
1、隨著固體激光系統(tǒng)的泵浦技術(shù)、自適應(yīng)光學(xué)的發(fā)展,高功率、高光束質(zhì)量激光輸出系統(tǒng)的研制和應(yīng)用就成為了研究的熱點(diǎn)。由于固體激光系統(tǒng)在熱加載時(shí),增益介質(zhì)產(chǎn)生光學(xué)畸變,對(duì)非穩(wěn)腔激光器輸出功率和輸出光束質(zhì)量的影響顯著,采用腔內(nèi)自適應(yīng)像差校正技術(shù),是實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)腔固體激光器高光束質(zhì)量輸出的有效措施。本文以多片串接非穩(wěn)腔薄片激光器為研究對(duì)象,通過數(shù)值模擬方法及實(shí)驗(yàn)方法分析Nd∶YAG薄片增益介質(zhì)熱加載時(shí)產(chǎn)生的像差特性及其對(duì)非穩(wěn)腔輸出光束光學(xué)特性的影響,重點(diǎn)
2、研究了腔內(nèi)低階像差校正問題。
本文基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的像差,通過模擬方法分析了像差擾動(dòng)對(duì)非穩(wěn)腔輸出光束的影響。通過實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量法測(cè)出薄片增益介質(zhì)的波前畸變,分析其中傾斜像差及離焦像差成分較大。數(shù)值模擬分析像差對(duì)激光器輸出光束影響,發(fā)現(xiàn)傾斜像差及離焦像差對(duì)輸出光束強(qiáng)度分布影響顯著,腔內(nèi)存在約40個(gè)微弧度的傾斜像差時(shí),腔內(nèi)光束相位分布嚴(yán)重傾斜,輸出光束PV值達(dá)到78μm,RMS為16.87μm,輸出光功率下降超過50%,甚至導(dǎo)致非穩(wěn)
3、腔無法出光,因此,在腔內(nèi)像差校正過程中,優(yōu)先校正傾斜像差。
針對(duì)非穩(wěn)腔腔內(nèi)傾斜像差校正補(bǔ)償,本文提出一種基于往返探測(cè)校正策略。非穩(wěn)腔內(nèi),傾斜像差主要影響兩個(gè)參數(shù):光軸偏移和光瞳偏移,單一的光軸偏差通過非穩(wěn)腔反射迭代后,測(cè)量與表征就特別困難。本文從諧振腔外導(dǎo)入一個(gè)準(zhǔn)直光束作為參考光,提出基于參考光在腔內(nèi)往返一次的遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑位置探測(cè)、結(jié)合Hartmann-Shack波前傳感器子孔徑焦斑點(diǎn)陣來測(cè)量并替代腔內(nèi)主激光波前畸變來校正腔內(nèi)像差
4、的方法,使用一只電調(diào)鏡,實(shí)現(xiàn)光軸偏移校正,結(jié)構(gòu)精簡,使用方便。模擬對(duì)比了單程測(cè)量等量校正方式與基于往返探測(cè)校正方法的校正效果,結(jié)果表明該策略校正效果更優(yōu)。在非穩(wěn)腔內(nèi)引入傾斜像差,未采取校正措施時(shí),輸出功率僅為理想輸出功率的63.4%;基于往返探測(cè)校正方法可完全校正腔內(nèi)傾斜像差,將激光輸出功率提升至理想輸出功率的99.11%。
最后,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文仿真計(jì)算方法的正確性及校正策略的可行性。實(shí)驗(yàn)中,通過電調(diào)鏡、變形鏡分別校正腔內(nèi)
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