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CPA系统中光束的测量、评价和改善

作　者: 陆俭
导　师: 丁良恩
学　校: 华东师范大学
专　业: 光学
关键词: 飞秒激光放大系统啁啾脉冲激光放大光束质量 M~2因子高斯光束二阶矩最小二乘法曲线拟合空间滤波傅里叶变换衍射极限长度自相关测量法相关函数
分类号: TN247
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

超高强度超短激光脉冲因为在X射线激光、实验室天体、惯性约束核聚变、激光粒子加速器、强场物理等研究领域内具有重要的应用,已发展成为激光技术的热点研究之一。啁啾脉冲激光放大技术作为一种可以获得飞秒量级超强激光脉冲的有效手段而受到各国的重视,与此同时,人们对反映激光光束空间特性的光束质量要求越来越高。在攻读硕士学位期间,作者承担了“5太瓦20飞秒CPA激光系统”项目中有关光束的测量、评价和改善的理论和实验工作。本论文是对所作工作的总结,主要内容如下: 1.回顾了超强超短激光脉冲技术的发展历程,其中着重介绍了CPA技术的基本原理、系统结构和最新进展。 2.从光束的M²问题入手,研究了测量光束质量因子的理论依据,建立了用二阶矩理论和非线性最小二乘法拟合高斯光束的算法模型,并设计了用于本实验室CPA系统的光束质量诊断系统的主要软件模块。 3.利用傅里叶光学的方法和激光模式理论,通过数学上的合理近似和对能量频谱函数的数值积分,计算了激光束中基横模和主要低阶横模的径向空间频谱和空间截止频率,并讨论了以基横模的空间截止频率作为空间滤波器的截止频率的可行性,得到小孔直径约取6.93倍衍射极限长度时,空间滤波器能够较好地滤去TEM₀₀模以外其它横模的大部分高频能量成分,并通过实验加以验证。此外,引入了一个用以辅助描述空间滤波器滤波性能的光束质量改善因子B。 4.从理论上讨论了超短激光脉冲脉宽的测量技术,着重介绍了相关法测量原理;分析了几种二次相关测量技术的优缺点。

全文目录

第一章引言  11-22
  第一节超短激光脉冲技术  11-16
  第二节超快激光的光束测量和整形技术  16-20
  第三节本论文的研究目的和意义  20-22
第二章 CPA系统中光束质量因子的测量  22-35
  第一节测量M~2问题的引入和关于M~2问题的讨论  22-23
  第二节用最小二乘法测量光束质量的理论研究  23-29
  第三节用CCD测量CPA系统光束质量的实验研究  29-35
第三章 CPA系统中空间滤波器小孔尺寸的设计  35-45
  第一节空间滤波器小孔尺寸问题的引入  35-36
  第二节空间滤波的基本原理  36-37
  第三节 CPA系统中空间滤波器小孔尺寸的理论计算  37-42
  第四节小孔滤波的实验验证  42-45
第四章 CPA系统的脉宽测量技术  45-52
  第一节超短激光脉冲脉宽测量方法  45-47
  第二节用于CPA系统的SSA自相关仪的测量原理  47-52
第五章结束语  52-54
  第一节总结  52
  第二节展望  52-54
附录  54-67
  1 一阶矩和二阶矩求解束宽的源程序  54-55
  2 最小二乘法拟合高斯光束的源程序  55-57
  3 内触发方式采集光斑信号的线程源程序  57-63
  4 CCD采集光斑信号的初始去背景处理源程序  63-64
  5 若干低阶横模的表达式和其中的拉盖尔多项式  64-65
  6 数值积分计算环围能量的源程序  65-67
参考文献  67-71
后记  71-72
  研究生期间论文发表及获奖情况  71-72
致谢  72

CPA系统中光束的测量、评价和改善

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