基于SBS光限幅器的控制和改进方法的研究

摘要

激光器，尤其是大能量高功率的大型激光装置，其高效率、安全、稳定运行是激光技术发展中的重要问题。研究出一种可以工作在高功率密度、响应速度快、透过率高的光限幅技术，对大能量高功率激光系统提高输出效率、降低造价、保证安全运行、获得稳定输出具有十分重要的意义。
　　本文提出了基于受激布里渊散射(SBS)原理的光限幅方法。研究了SBS过程能量限幅的特性规律，基于SBS的光限幅器有以下优点：（1）有较高限幅阈值，在阈值以下有较大的透过率，当光强大于限幅阈值后，限幅输出能量将被箝制在阈值上；（2）输出箝位值可调；（3）损伤阈值较高；（4）开关速度快，能对纳秒量级激光脉冲有能量限幅作用。因此可望将SBS光限幅器应用于大型高功率激光系统中，起到安全防护和稳定输出的作用。
　　首先研究了SBS光限幅器输出箝位值的控制方法，可通过选用不同增益系数的介质或不同焦距的透镜来控制SBS光限幅器的输出箝位值。选用增益系数小的介质或长焦距透镜，可提高SBS光限幅器的输出箝位值；反之，选用增益系数大的介质或短焦距透镜，可降低SBS光限幅器的输出箝位值。
　　其次针对实验中泵浦光能量向Stokes光转移的不充分，导致SBS光限幅器输出能量曲线不如数值模拟曲线那么“平”的缺陷，研究了SBS光限幅器的改进方法。提出了两次SBS光限幅器方案和SBS与光限幅材料相结合的复合型光限幅器方案。两次SBS光限幅器方案，即通过SBS阈值较高的第二次SBS光限幅器的补充作用使系统输出能量更“平”；SBS与光限幅材料相结合的复合型光限幅器方案，即在SBS光限幅器后面放置光限幅材料光限幅器，通过阈值较高的光限幅材料光限幅器的补充作用使系统输出能量更“平”。

目录

基于SBS光限幅器的控制和改进方法的研究

Dissertation for the Master Degree in Engineering

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 SBS光限幅的研究概况

1.3 其他光限幅材料的研究概况

1.4 本论文主要内容

第2章 SBS光限幅的理论模型

2.1 引言

2.2 SBS光限幅的一般描述

2.3 SBS光限幅数值计算的数学模型

2.4 稳态SBS的光限幅理论

2.5 瞬态SBS光限幅数值计算方法

2.6 本章小结

第3章 SBS光限幅器控制方法的研究

3.1 引言

3.2 SBS的能量限幅特性

3.3 研究方案

3.4 数值模拟

3.5 实验研究

3.6 本章小结

第4章 两次SBS光限幅器的研究

4.1 引言

4.2 研究方案

4.3 数值模拟

4.4 实验研究

4.5 本章小结

第5章 复合型光限幅器的研究

5.1 引言

5.2 金属酞菁化合物溶液和SBS复合型光限幅器

5.3 碳纳米管/HT270悬浮液和SBS复合型光限幅器

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢