软边光阑在高功率固体激光器中应用的工程化研究

摘要

超高斯光束替代高斯光束输出是进一步提高激光器功率输出的关键所在，而软边光阑截趾是获取超高斯光束的有效途径之一。软边光阑受设计方法和加工等因素的影响，在高功率固体激光器应用中至今没有实用化。本论文从软边光阑获取超高斯光束的衍射机理着手研究，给出了锯齿和盲点玻璃两种软边光阑系统的设计方法和加工手段，通过典型案例验证了设计方法的正确性和加工手段的有效性。
　　论文以菲涅尔衍射理论为基础，建立了激光通过锯齿软边光阑结合空间滤波器的衍射传输模型，通过数值计算讨论了不同锯齿软边光阑参数对输出光束的影响;在此基础上，给出了锯齿软边光阑系统地设计方法和典型设计案例，利用光纤激光器加工紫铜材料，实现了所设计锯齿软边光阑的加工，并在北京镭宝公司的SGR-Extra进行了锯齿软边光阑获取超高斯光束的衍射实验，结果与设计要求吻合较好，达到预期的设计目标。同样以软边光阑的标量衍射理论为基础，论文还给出了盲点玻璃软边光阑的设计方法，并引入了激光内雕的加工方法，实现了论文所给典型设计案例的加工，在北京镭宝公司的Nimma、Vlite系列激光器中的应用结果表明:利用了激光内雕法加工的盲点玻璃软边光阑具有能使强心减弱、甚至消失，衍射调制环减弱，光斑整体更均匀，且长期可靠工作的特点;在Vlite系列激光器中的应用表明，该软边光阑可使532nm的二倍频激光的最大可输出单脉冲能量值提高40％以上。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 软边光阑在高功率固体激光器中应用的研究现状

1．2．2 典型的软边光阑及应用

1．3 本论文主要工作

2 软边光阑获得超高斯光束的理论分析

2．1 软边光阑衍射理论

2．1．1 标量衍射理论与快速傅里叶变换

2．1．2 软边光阑衍射数值计算

2．2 软边光阑获得超高斯光束的方法与计算分析

2．2．1 锯齿软边光阑获得超高斯光束

2．2．2 盲点玻璃软边光阑获得超高斯光束

2．3 小结

3 软边光阑的设计与实验验证

3．1 锯齿软边光阑的设计与实验验证

3．1．1 锯齿软边光阑设计方法

3．1．2 典型设计案例与实验验证

3．1．3 锯齿软边光阑特征参数与使用效果关系讨论

3．2 盲点玻璃软边光阑设计与实验验证

3．2．1 盲点玻璃软边光阑设计方法

3．2．2 典型设计案例与实验验证

3．3 小结

4 软边光阑的加工方法

4．1 锯齿软边光阑的加工方法

4．1．1 激光加工简介

4．1．2 激光器的选择

4．1．3 锯齿光阑损伤阈值与材料的选择

4．2 盲点玻璃软边光阑的加工方法

4．3 小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献