高能高峰值功率轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q Nd：YAG激光器的研究.pdf

1、光電偵察與制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，使得光電對(duì)抗中利用高峰值功率、高脈沖能量激光破壞CCD等光電探測(cè)器，愈加顯得重要。要實(shí)現(xiàn)高峰值、高能量的激光輸出，國(guó)內(nèi)一般是采用調(diào)Q加多級(jí)放大技術(shù)，因此激光器體積龐大，不易于機(jī)動(dòng)使用。 本論文針對(duì)光電對(duì)抗的需要，在單個(gè)抽運(yùn)模塊的基礎(chǔ)上采用轉(zhuǎn)鏡對(duì)高能脈沖激光進(jìn)行調(diào)制，獲得高峰值功率、窄脈寬的激光脈沖，研究主要內(nèi)容如下： 介紹CCD的結(jié)構(gòu)及其軟損傷和硬損傷，分析不同類(lèi)型脈沖激光對(duì)CCD的損傷原理，以

2、及單腔高峰值、高能量調(diào)制激光對(duì)CCD損傷的重要現(xiàn)實(shí)意義。 計(jì)算了單橢圓、多橢圓腔的效率，并將金屬泵浦腔的幾何傳輸效率和常用的雙橢圓腔的幾何傳輸效率進(jìn)行了比較，對(duì)激光棒的溫度分布和應(yīng)力分布進(jìn)行了論述和計(jì)算，激光棒的應(yīng)力大小對(duì)激光器的安全工作具有重要意義?？紤]到實(shí)際應(yīng)用，要求激光器輸出功率連續(xù)可調(diào)、能夠用光纖傳輸，同時(shí)考慮最大模體積和高光束質(zhì)量，采用平平腔。 對(duì)激光器單元模塊的熱效應(yīng)進(jìn)行了分析，理論計(jì)算表明在擬定的工作條件下

3、，最大應(yīng)力小于晶體的破壞閾值的75％，激光棒的應(yīng)力不會(huì)超過(guò)晶體的破壞閾值，不會(huì)因應(yīng)力而引起破裂；通過(guò)對(duì)激光輸出功率和效率的理論表達(dá)式的分析，得出增加輸出功率和效率應(yīng)采取的措施，輸出鏡的透過(guò)率對(duì)激光輸出功率有很大影響，并且存在最佳值。 對(duì)靜態(tài)脈沖Nd:YAG固體激光器的最佳工作方式進(jìn)行了研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了激光器的最佳透過(guò)率、穩(wěn)定范圍最大的諧振腔腔型、冷卻水溫等參數(shù)，得到最大輸出平均功率為500W，單脈沖能量為80J，電光效率為4

4、．2％，光束質(zhì)量為21．8mm*mrad，輸出功率、能量穩(wěn)定度為±2％，實(shí)驗(yàn)還表明，晶體棒的濃度梯度對(duì)輸出激光的功率、能量、光束質(zhì)量基本沒(méi)有影響。 通過(guò)多種材料對(duì)比分析，采用鋁合金做轉(zhuǎn)鏡基體，并對(duì)其在4×104rpm、6×104rpm的轉(zhuǎn)速下的機(jī)械及光學(xué)特性進(jìn)行分析，建立轉(zhuǎn)鏡在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的受力模型，使用MSC．Pagan軟件模擬出轉(zhuǎn)鏡在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的表面應(yīng)力及面形變化。并采用PC7824板卡控制轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)位置和電源信號(hào)的降頻及延遲匹

5、配。 通過(guò)Nd:YAG固體激光器的速率方程以及轉(zhuǎn)鏡的開(kāi)關(guān)函數(shù)，模擬出腔長(zhǎng)、輸出鏡反射率、臨界角以及轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，并結(jié)合轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q實(shí)驗(yàn)，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬的參數(shù)關(guān)系相符，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q高能量、高峰值脈沖激光輸出。根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得實(shí)際最佳轉(zhuǎn)速1．8×104rpm，在泵浦脈寬為0．8ms，輸出鏡透過(guò)率為70％，諧振腔長(zhǎng)度為645mm時(shí)，輸出的調(diào)制激光峰值功率最高、小脈沖最少。小脈沖能量約為總能量的10％，泵浦燈注入單脈沖能量為433J得到