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受抑全内反射调Q Nd：YAG激光器的研究

作　者: 刘江
导　师: 王智勇
学　校: 北京工业大学
专　业: 光学
关键词: 高峰值功率高脉冲能量 Nd:YAG激光器受抑全内反射调Q
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着激光武器在现代战场上的逐步应用,激光干扰技术也得到了迅猛发展。激光干扰所用的高峰值功率、高脉冲能量、高重频激光源国内一般采用调Q再加多级放大技术来实现,因此激光器体积庞大,不能满足车载、机载等机动性需求。本论文针对激光光电对抗对高峰值功率、高脉冲能量、高重频激光器的需求,在单个抽运模块的基础上采用优化设计的受抑全内反射激光Q开关来调制脉冲Nd:YAG激光器。以实现脉冲能量达焦耳量级、峰值功率达兆瓦量级、高重复频率的脉冲激光输出。主要研究内容如下:1.分析了在激光干扰中不同类型脉冲激光对CCD的损伤原理,以及单腔高峰值功率、高脉冲能量、高重频激光对CCD损伤的重要现实意义。2.分析了激光脉冲调制的原理,阐述了电光调Q、声光调Q、转镜调Q等常用激光调制技术的优劣,最好采用受抑全内反射调Q技术来调制单腔高能脉冲Nd:YAG激光器。3.分析了全内反射现象以及全内反射现象的能流分配,阐述了发生全内反射现象时倏逝波的形成过程,而且对受抑全内反射原理进行了公式推导、模拟计算。4.分析了目前受抑全内反射激光Q开关存在的不足,对受抑全内反射激光Q开关中的抑制棱镜进行了优化设计,解决了棱镜之间的光胶问题,而且还提高了开关的关断速度。以及根据受抑全内反射激光Q开关的影响因素,对脉冲Nd:YAG激光器受抑全内反射调Q实验进行了研究分析,初步实现激光脉冲调制。当激光腔长为680mm、输出镜透过率为70%、闪光灯泵浦频率为1Hz、泵浦时间为0.8ms、激光电源电压为710V时,得到调Q脉冲能量为0.45J,脉冲宽度为100ns,峰值功率4.5MW的激光脉冲输出。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-16
  1.1 引言  8-9
  1.2 高峰值功率激光在激光干扰中的应用  9-11
  1.3 高峰值功率高脉冲能量激光器现状与分析  11-13
  1.4 本论文的课题来源及研究内容  13-16
第2章激光脉冲调制方式分析  16-32
  2.1 调Q 的基本原理  16-19
    2.1.1 调Q 的速率方程  16-18
    2.1.2 速率方程的求解  18-19
  2.2 常用调Q 技术  19-30
    2.2.1 电光调Q 技术  20-21
    2.2.2 声光调Q 技术  21-24
    2.2.3 转镜调Q 技术  24-27
    2.2.4 可饱和吸收体调Q 技术  27-29
    2.2.5 受抑全内反射调Q 技术  29-30
  2.3 本章小节  30-32
第3章受抑全内反射理论分析  32-44
  3.1 全内反射现象  32-36
    3.1.1 全内反射现象的原理  32
    3.1.2 全内反射现象的能流分配  32-34
    3.1.3 全内反射现象产生的倏逝波  34-36
  3.2 受抑全内反射现象  36-39
    3.2.1 受抑全内反射现象的原理  36-37
    3.2.2 受抑全内反射现象的公式推导  37-39
  3.3 受抑全内反射现象的应用  39-41
    3.3.1 薄膜波导的光耦合  39-41
    3.3.2 受抑全内反射调Q  41
  3.4 本章小结  41-44
第4章 FTIR 调Q 系统  44-56
  4.1 FTIR 激光Q 开关  44-50
    4.1.1 光学系统  44-47
    4.1.2 换能系统  47-49
    4.1.3 控制系统  49-50
  4.2 FTIR 调Q 实验装置  50-54
    4.2.1 自由运转Nd:YAG 激光器  50-52
    4.2.2 FTIR 调Q Nd:YAG 激光器  52-54
  4.3 本章小结  54-56
第5章 FTIR 调Q 实验研究  56-64
  5.1 调Q 影响因素分析  56-60
    5.1.1 棱镜面型的影响  56-58
    5.1.2 激光电源的影响  58-60
  5.2 调Q 结果分析与工作展望  60-62
  5.3 本章小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间所发表的文章及获得的研究成果  70-72
致谢  72

受抑全内反射调Q Nd：YAG激光器的研究

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