用于激光雷达的相干合成光束研究

提高激光雷达对空间小目标探测能力的重要手段是增大发射到目标上的光强,激光相干合成是在目标上获得较大光强的有效途径.为了评价相干光束在目标上的合成效果,引入了适合空间小目标探测的相干合成效果评价参数(合成效果因子),在此基础上讨论了光束相干合成效果的影响因素.研究表明: 合成效果因子随合成光束束腰间距的增大呈周期振荡变化,振荡幅度逐渐减小;达到理想合成效果需要的光束传输距离随光束间距的增大而增加,这对设计相干合成系统光束束腰间距具有参考意义.同时,还研究了光束的相位控制精度与合成效果之间的关系. 结果表明:当相位控制精度达到π/4时,合成效果可以达到理想效果的80%;当相位控制精度为π/2时,合成效果降为理想效果的50%.研究还表明,激光偏振方向不平行对合成效果的影响不明显. 关键词： 相干合成 激光雷达 合成效果     

激光空间相干合成效果评价方法的研究

根据目标上实际最大光强与理想合成效果下最大光强的比值定义了合成效果因子,用以评价相干合成效果.在此基础上研究了影响相干合成效果的主要因素,并对合成效果因子的传输特性进行了研究.结果表明:阵列紧密程度对合成效果影响不大,在较小的空间占空比下有可能得到较好的合成效果.影响合成效果的主要因素是随机相位差,当随机相位差增大到一定程度时,光束合成其实已经由相干合成过渡到了非相干合成,得不到预期的相干合成效果;随着传输距离的增大,空间占空比对合成效果因子的影响将进一步减小,影响合成效果的主要因素之一是随机相位差.     

腔内倍频调Q激光器中脉冲光场的时间不稳定性研究

以腔内倍频调Q激光器工作原理为基础,研究了多种形式抽运光分布的情况下倍频光的脉冲形状以及脉冲持续过程中光场分布的时间不稳定性,分析了倍频光光束质量随时间的变化规律.发现腔内倍频调Q激光器输出的倍频光光场分布在脉冲的持续过程中并不稳定,呈持续变化.对高斯型抽运的情况研究发现,减小腔长会使脉冲光场分布的不稳定性减小;而增加...     

线阵激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器特性研究

依据四能级系统速率方程 ,推导出了多横模振荡固体激光器输出与输入参量的关系。对二极管抽运固体激光器中线阵激光二极管三向对称侧面抽运结构 ,计算了抽运光强分布 ,并就激光器的阈值抽运功率、近阈值条件下的斜率效率、输出功率和光束质量等与抽运参量的关系 ,进行了数值计算。由计算结果看出 ,线阵激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器中晶体半径和抽运光束腰半径是影响输出激光功率和光束质量的主要因素 ,并通过在谐振腔中加小孔选模 ,使光束质量得到明显改善。选择了一组三向侧面抽运结构参量进行了实验验证 ,实验结果与理论计算一致。     

降低端面泵浦DPL热噪声的补偿法

通过对端面泵浦DPL谐振腔结构参数的分析，发现选择适当谐振腔参数可降低输出光的热噪声。提出引入一个起钝化作用的补偿镜，以减小热不稳定性对振荡光的影响，实验证明这种方法切实可行。     

LD泵浦固体激光器基模振荡光的场分布噪音

通过调整泵浦光直径,使得LD端面泵浦固体激光器的振荡光工作于基模.在排除高阶横模的条件下,测量了由于热透镜的不稳定引起的光场场分布的噪音.实验发现,基模振荡光的高斯半径、光束指向角都在波动,而且光斑存在畸变波动.对一个未采取抑制措施的2W连续LD端面泵浦Nd:YAG固体激光器进行了测量.结果表明,在总功率不变的情况下,激光束峰值点附近的光强波动达到6.3%;激光的高斯半径波动达到5.8%;激光的指向角波动达到0.3mrad.     

线阵激光二极管侧面抽运Nd:YAG激光器特性研究

依据四能级系统速率方程,推导出了多横模振荡固体激光器输出与输入参量的关系。对二极管抽运固体激光器中线阵激光二极管三向对称侧面抽运结构,计算了抽运光强分布,并就激光器的阈值抽运功率、近阈值条件下的斜率效率、输出功率和光束质量等与抽运参量的关系,进行了数值计算。由计算结果看出,线阵激光二极管侧面抽运Nd：YAG激光器中晶体半径和抽运光束腰半径是影响输出激光功率和光束质量的主要因素,并通过在谐振腔中加小孔选模,使光束质量得到明显改善。选择了一组三向侧面抽运结构参量进行了实验验证,实验结果与理论计算一致。     

脉冲激光二极管侧面抽运Nd:YAG激光器晶体时变热效应

采用数值计算的方法,对脉冲激光二极管三向侧面抽运固体激光器中,激光晶体的温度场时变分布进行了计算. 分析了三向侧面抽运情况下晶体内光强分布,在此基础上,采用有限元法,以脉冲激光二极管侧面抽运Nd:YAG激光器为例,对单脉冲过程中晶体温度分布及其影响因素进行分析. 结果表明,晶体升温过程受到抽运条件以及散热条件的影响,但是主要受到抽运条件即抽运光强度和光束半径的影响,降温过程受到晶体热物性参数和晶体半径以及散热条件的影响. 当晶体温度达到周期性分布后,由于晶体径向温度梯度的周期性变化,引起通过晶体的平面光波的中心和边缘光线相对光程差也随时间作周期性变化.     

声光调Q激光器所需最小衍射效率的研究

以四能级系统为例, 研究了在输出脉冲能量一定的情况下,声光调Q激光器所需要的最小衍射效率如何确定的问题.通过对调Q反转粒子数密度的求解,获得了调Q激光器输出的一定脉冲能量与腔内损耗、所需最小Q开关的衍射效率和输出镜的反射率等的关系公式.这一结果为声光调Q激光器Q开关衍射效率的设计提供了简便的估算方法.     

激活介质热效应对振荡模式的影响研究

理论分析了激活介质热效应对端面泵浦固体激光器激光振荡模式分布的影响,并以光纤耦合半导体激光器端面泵浦Nd∶YAG激光器实验研究了激活介质热效应对激光振荡模式的影响。实验结果表明：由于热效应,基模的模体积随泵浦功率的增加而变大,基模在模式竞争中占优;在泵浦光轴线偏离几何腔轴时,基模光斑中心位置朝泵浦光轴线所在位置移动,偏离量与泵浦光轴线的偏离量近似成线性关系。利用实验结果指导腔调节,可使泵浦光轴线与几何腔轴精确重合,获得了椭圆率为0.98、M2因子为1.01的基模输出。