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激光振荡淬灭法获得KrFASE短脉冲研究

作　者: 刘春波
导　师: 吕志伟
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子
关键词: 振荡淬灭 脉冲压缩 光束不均匀因子 自发辐射
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 15次
引　用: 1次
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内容摘要


KrF准分子激光器是惯性约束聚变(ICF)驱动器的候选者之一。研究结果表明ICF实验最合适的激光脉冲为脉宽1~10 ns的空间辐照均匀脉冲,而自由运转的KrF准分子激光脉宽为几十纳秒,因此,需要研究KrF激光器的ASE短脉冲获取技术。本文采用振荡淬灭单镜和双镜两种方法获得了脉宽小于10 ns的KrF ASE短脉冲,并研究了相关参数对脉冲削波的影响规律。根据脉冲激光放大器中的传输理论初步建立了激光振荡淬灭法产生ASE短脉冲的理论模型,在理论模型的基础上分析了原始ASE脉冲与压缩后的ASE脉冲形状、泵浦电压对其形状的影响以及产生ASE短脉冲所需的折叠腔镜摆放角度与两镜之间距离等参数的变化对产生ASE短脉冲的影响规律。分别对原始ASE脉冲、外加两片和一片反射镜进行了实验研究,研究结果表明,对原始ASE脉冲输出孔径在1~10mm范围内可以得到<10ns的脉冲输出,孔径为5~6mm时输出ASE脉宽为7.3~7.4ns;两片外加反射镜削波实验,前腔镜调偏,输出ASE脉宽随外加折叠腔镜之间的距离的增大,先增大后减小,2mm时压缩效果最好,从原始32ns压缩到9ns;一片外加反射镜削波实验,卸掉前腔镜,输出ASE脉冲的宽度随着外加折叠腔镜之间夹角的逐渐减小,先变小后变大,θ=3.8mrad时,压缩效果最好,从原始7.6ns压缩到4.2ns。利用光束质量分析仪对输出ASE脉冲的光束质量进行了研究,研究表明光束不均匀因子不随孔径大小变化基本保持在2%左右,但随着输出孔径的增大能量变大,考虑能量利用率的因素以及压缩效果等因素,输出孔径5~6mm为佳。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-20
  1.1 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外激光脉冲削波、压缩领域研究现状及分析  10-19
    1.2.1 电光开关法  10-12
    1.2.2 时空变换法  12-13
    1.2.3 饱和吸收技术  13-14
    1.2.4 受激布里渊散射（SBS）技术  14-15
    1.2.5 利用光学击穿进行脉冲削波  15-16
    1.2.6 利用饱和增益开关法进行脉冲削波  16-18
    1.2.7 各种方案的比较  18-19
  1.3 本文研究内容及结构安排  19-20
第2章 激光振荡淬灭法理论基础  20-31
  2.1 引言  20
  2.2 放大的自发辐射（ASE）  20-23
  2.3 KrF 准分子激光动力学分析  23-25
  2.4 脉冲激光放大器中的传输理论  25-30
    2.4.1 激光在放大介质中的传输  25-26
    2.4.2 脉冲激光在放大器中的传输  26-30
    2.4.3 小结  30
  2.5 本章小结  30-31
第3章 振荡淬灭法ASE 脉冲削波的数值模拟研究  31-43
  3.1 引言  31
  3.2 振荡淬灭法ASE 脉冲削波的基本原理  31-32
  3.3 振荡淬灭法ASE 脉冲削波模型的建立  32-34
  3.4 数值模拟计算  34-42
    3.4.1 参数的选择  34
    3.4.2 不同激励电压下的输出ASE 脉冲波形  34-39
    3.4.3 外加反射镜的摆放位置对削波的ASE 脉冲宽度的影响  39-42
    3.4.4 小结  42
  3.5 本章小结  42-43
第4章 振荡淬灭法ASE 脉冲削波实验研究  43-61
  4.1 折叠腔设计方案  43-44
  4.2 原始ASE 脉冲实验研究  44-51
    4.2.1 原始ASE 脉冲宽度随光阑放置位置不同的变化  45-47
    4.2.2 输出孔径大小对原始ASE 脉冲宽度的影响  47-48
    4.2.3 后腔镜调偏程度对ASE 脉冲削波的影响  48-51
    4.2.4 小结  51
  4.3 两片外加反射镜的振荡淬灭实验  51-55
  4.4 一片外加反射镜实验  55-60
    4.4.1 一片外加反射镜与光束横截面夹角θ对ASE 脉冲削波的影响  55-58
    4.4.2 输出孔径对压缩后的ASE 脉冲宽度的影响  58-59
    4.4.3 小结  59-60
  4.5 本章小结  60-61
第5章 输出ASE 光束辐照均匀性的实验研究  61-69
  5.1 引言  61-62
  5.2 实验装置  62
  5.3 测量系统原理  62-64
  5.4 ASE 脉冲压缩前后的强度分布  64-66
    5.4.1 原始ASE 脉冲强度分布  64-65
    5.4.2 削波后的ASE 脉冲强度分布  65-66
  5.5 输出孔径的大小对光斑质量和能量的影响  66-68
  5.6 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-74
附录1  74-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器
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