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”。