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《中国工程物理研究院》 2008年
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无机液体激光系统流场特性分析

袁永轲  
【摘要】: 高能激光系统的研究是国际上备受关注的前沿领域之一,在民用上和军事上都具有广泛的应用前景。激光二极管泵浦的掺Nd~(3+)的无机液体激光系统具有明显的优点:既能有效的利用泵浦能量,实现高能输出;又能有效解决热畸变问题,实现高光束质量输出。因此它是探索新型高能激光系统的方向之一,具有重要的研究价值。 采用激光二极管泵浦掺钕离子的无机液体激光系统可以利用流动循环达到更好的散热效果。液体介质的循环流动为消除激光系统的热效应提供了有效途径,对改善激光系统的光束质量具有重要意义,但在流动过程中管道内的增益介质不可避免的存在湍流效应,这对于激光传输和波前热畸变均有较大影响,需要针对这些问题进行研究。为了说明系统流场特性对激光系统性能的影响,采用理论模型分析和数值模拟相结合的方法,对湍流扰动与温度分布的影响,介质流速和湍流强度与附面层厚度的关系,介质光斑漂移、光束扩展及光斑闪烁等湍流传输特性展开了分析。具体内容包括: 1.调研了无机液体激光技术的发展概况和相关研究成果,简要描述了该无机液体的光学特性; 2.根据流场和激光基本理论建立了介质盒增益区内液体流动的计算基本理论和增益介质的温度分布模型,推导了定常流下的温度扰动方程和管道内湍流场的温度分布规律; 3.根据液体介质的流场变化,分析了泵浦区介质流速和湍流强度与附面层厚度、温度扰动的关系及对激光热畸变的影响,用光束波前光程差分布及方差来衡量其输出特性; 4.分析了光束通过泵浦区介质时存在的光斑漂移、光束扩展及光斑闪烁等湍流传输特性,对光束通过湍流激光介质光程差变化进行了分析推导,并提出了散射对光传输过程中的影响; 5.提出了影响系统光束质量的因素及对系统光束质量给出了SR评估,说明了提取区域的选择方法; 6.说明了掺钕无机液体激光循环系统实验管道材料的选取过程和循环系统实验装置的基本结构,提出了几项实验内容,另外对不同配置条件下的激光液体荧光寿命进行了测量。 结合Fluent6.53软件模拟计算和分析,所得到的温度分布和流场变化特性与理论推导分析基本一致。附面层内热积累现象严重,对激光输出存在很大的负面影响;增大泵浦区介质流速能有效减小波前附面层厚度和热畸变;在其它条件一定时,采用光阑限孔的方法可以进一步减小热畸变;湍流相干尺度的增大有利于介质的光传输,当增益介质长度不大时光斑漂移、光束扩展及光斑闪烁等湍流传输效应对系统总体性能影响不大;合适的泵浦光功率密度、吸收系数、流速和初始平均温度等参量的选取是决定增益介质提取区域的关键。模拟计算结果表明,选取泵浦光功率密度为400 W/cm~2,流速为20—30m/s时系统的波前畸变和提取效率较佳;泵浦光功率密度增大时,需要更大的流速减小增益区内的热积累。 根据理论分析和模拟结果,利用循环流动装置对系统开展深入的实验研究,通过研究获得高平均功率、高光束质量、高重复频率的激光输出的方法,较之静态出光的实验能得到更好的系统性能。流动过程中流速的不稳定性、管道的振动及液体介质中杂质沉积等不稳定因素对系统性能影响很大,有待进一步研究。
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN248.32

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾宗泳,张骏,翁宁泉;对流湍流池光学湍流的空间和时间结构分析[J];光学学报;1999年12期
2 赵鸿,姜东升,王建军,赵海霞,周寿桓,李松山,陈国夫;二极管侧面抽运条件下工作物质增益分布特性研究[J];光学学报;2003年01期
3 李密;许正;陈兴无;李春领;苏毅;;二极管双侧抽运横流连续液体激光系统性能模拟[J];光学学报;2007年09期
4 赵伟,赵鸿,张大勇;高重频二极管侧面泵浦固体激光器的热效应研究[J];激光与红外;2004年06期
5 朱广志,陈培锋,邹雪芬,朱长虹;侧面泵浦激光器热透镜效应的有限元分析[J];激光技术;2004年02期
6 宁继平,蔡志强,陈志强,詹仰钦;LD侧面抽运的Nd∶YAG激光器抽运均匀性研究[J];中国激光;2004年04期
7 方乐;崔桂香;许春晓;张兆顺;;标量湍流的能量传输特性[J];计算物理;2006年06期
8 曾宗泳;湍流介质中的猝发现象和光传输[J];量子电子学报;2001年04期
9 袁仁民,曾宗泳,肖黎明,马成胜;湍流池湍流特征研究[J];力学学报;2000年03期
10 许正;苏毅;李春领;李密;谢秀芳;柳丽卿;王亚丽;阎峰;武德勇;蒋建锋;涂波;吕文强;;二极管泵浦无机液体激光器出光实验研究[J];强激光与粒子束;2006年12期
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1 李密;二极管泵浦无机液体激光系统性能研究[D];中国工程物理研究院;2007年
【共引文献】
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1 马海霞,楼祺洪,周军,董景星,魏运荣;用于泵浦固体激光器的激光二极管线阵的输出特性[J];半导体光电;2003年06期
2 黄强,陈建国,冯国英,赵刚;光脉冲在钕玻璃激光放大介质中的传播特性研究[J];半导体光电;2004年02期
3 张丽娜;韩雷;;消除温度对倒装键合对准精度影响的方法[J];半导体技术;2008年11期
4 闫立华;徐会武;任永学;王晓燕;杨红伟;安振峰;;不完全匹配吸收方法测试激光二极管阵列寿命[J];微纳电子技术;2011年07期
5 李亚捷,吴重庆,李保海;远场高斯平面波折射时光斑演化特性的研究[J];北京交通大学学报;2004年06期
6 宋贵才,全薇,宁国斌,金光勇,闫晓媛,任重,梁柱;伞形端头光源—光纤耦合器[J];兵工学报;2004年03期
7 赵剡,宗云花,张世军,杨秋英;气动光学效应降晰函数辨识与图像复原[J];兵工学报;2005年02期
8 李昆;栗苹;陈慧敏;孙建强;;激波光学折射和反射效应对激光近程目标探测影响研究[J];兵工学报;2008年01期
9 吴昊;李洪祚;王一帆;刘瑞;范英杰;陈薪羽;;连续侧面泵浦Nd∶YAG陶瓷激光器被动调Q研究[J];兵工学报;2012年03期
10 冯驰;李强;姜梦华;王宝华;;Nd:YAG调Q脉冲激光器微孔实验研究[J];北京工业大学学报;2010年03期
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1 鲁燕华;张雷;马毅;武德勇;魏彬;刘洋;王智林;;二极管抽运全固态1.319μm连续锁模激光器[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 邱基斯;樊仲维;唐熊忻;张晶;刘悦亮;;高效双端泵电光腔倒空Nd:YLF 1053nm激光器[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 杨帆;赵长明;;太阳光泵浦Nd:YAG激光器中聚光器的设计[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
4 孙家宪;赵剡;许东;;气动光学效应图像复原振铃效应抑制自适应算法的研究[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
5 赵娟;曹科峰;曹宁翔;朱利君;陈敏;;100J强激光脉冲能源系统电路优化[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年
6 孙维娜;王伟力;秘国江;朱辰;杨文是;;激光二极管抽运高重复频率大能量激光器[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
7 童立新;高清松;陈晓琳;陈军;唐淳;刘芳;;高重复频率融石英棒受激布里渊散射相位共轭实验研究[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
8 陈远斌;贺少勃;於海武;杨东;刘建国;刘勇;郭良福;力一峥;陈德怀;王琳;;高负载脉冲氙灯管壁特性实验研究[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
9 路英宾;高剑波;卿光弼;陈德章;刘韵;兰戈;;激光二极管侧面抽运铒玻璃激光器的电光调Q技术[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
10 刘建国;贺少勃;陈远斌;曹丁象;杨东;刘勇;於海武;;高平均功率钕玻璃片状激光器增益特性模拟[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
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1 武志超;LDA抽运高频Nd:YAG陶瓷激光器研究[D];长春理工大学;2010年
2 冯定华;高速流动精细数值模拟、实验研究及其在气动光学中的应用[D];国防科学技术大学;2010年
3 刘亮;传导冷却端面泵浦板条放大器热效应研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 崔泽琴;AZ31B镁合金脉冲激光加工行为的研究[D];太原理工大学;2011年
5 杜杉;Er~(3+):YAG晶体中上转换机制对激发波长敏感性的研究[D];吉林大学;2011年
6 张晓琳;微波法制备YAG粉体微观结构的调控及其烧结性的研究[D];山东大学;2011年
7 黄庆捷;Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺材料制备与激光性能研究[D];山东大学;2011年
8 颜涛;高品质铌酸锂、钽酸锂晶体的生长、结构与性质研究[D];山东大学;2011年
9 王伟;ICF激光驱动器频率转换关键问题研究[D];山东大学;2011年
10 张莹;双钨酸盐KRE_xYb_(1-x)(WO_4)_2激光晶体的研究[D];长春理工大学;2011年
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1 魏星斌;中红外PPLN光参量振荡技术研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 沙鹏;半导体泵浦高重频绿光激光器研究[D];长春理工大学;2010年
3 赵晓宏;Cr~(4+):YAG晶体的生长与缺陷分析[D];长春理工大学;2010年
4 周楠;任意波形超短光脉冲发生器研究[D];北京交通大学;2011年
5 宋凯洋;基于多项式外推的图像复原加速算法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
6 陈慧彬;1.53μm人眼安全光学参量振荡器的研究[D];福建师范大学;2010年
7 沙平生;基于微晶片激光的诱导击穿光谱系统设计与研究[D];东华大学;2011年
8 胡春辉;基于三点调平的农田激光清平机设计与研究[D];河北农业大学;2011年
9 连晓娟;高效率DPSSL设计中的相关问题研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 贺永乐;固体激光器中心掺杂晶体研究[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾宗泳,张骏翁,宁泉,龚知本;温度微结构的高空气球观测[J];大气科学;1997年03期
2 袁仁民,曾宗泳;大尺度相干结构的光学特性研究[J];光学学报;2001年01期
3 赵鸿,姜东升,王建军,赵海霞,周寿桓,李松山,陈国夫;二极管侧面抽运条件下工作物质增益分布特性研究[J];光学学报;2003年01期
4 纪江华;漆云凤;朱小磊;楼祺洪;;大功率准连续Nd:YAG陶瓷激光器研究[J];光学学报;2006年03期
5 张骏,曾宗泳,龚知本;对流湍流池Fried相干长度的光学结构[J];光学学报;1996年12期
6 张骏,曾宗泳,肖黎明,马成胜,翁宁泉;用于波前补偿实验的对流湍流系统的光学特性[J];光学学报;1997年09期
7 郑加安,赵圣之,王青圃,张行愚;LD端面泵浦Nd∶YAG激光器热效应研究[J];光子学报;2000年12期
8 王建军,姜东升,赵鸿;二极管侧面泵浦固体激光器TEM_(00)模输出研究[J];激光与红外;2000年05期
9 张玲,杨少辰,李文博;LD侧面泵浦Nd∶YAG激光器的热效应研究[J];激光与红外;2003年01期
10 赵伟,赵鸿,张大勇;高重频二极管侧面泵浦固体激光器的热效应研究[J];激光与红外;2004年06期
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1 吴存恺,王志英;具有共轭镜的新型激光系统[J];科学通报;1984年18期
2 王玉明;新的激光系统和仪器[J];激光杂志;1983年03期
3 ;300TW高能量Hercules激光系统[J];激光与光电子学进展;2008年04期
4 张纪岳;分支理论在激光系统中的应用[J];西北大学学报(自然科学版);1987年04期
5 ;虹霓四色激光系统可快速分选杂物[J];光机电信息;2008年05期
6 张兵;半导体二极管激光系统[J];激光杂志;1988年04期
7 张洪宪;;激光混沌同步及其在一类保密通信中的应用[J];平顶山工学院学报;2007年05期
8 魏孝波;激光系统中涨落现象的探讨[J];激光杂志;1986年05期
9 徐信洪;激光系统中的协同作用[J];浙江海洋学院学报(人文科学版);1994年03期
10 伊骧;激光系统分析气流速度[J];激光杂志;1982年04期
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1 熊炜;周通;翟跃阳;鹿博;刘新星;夏林;周小计;陈徐宗;宁宣经;孙桂荣;;用于冷原子物理实验的稳频激光系统[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
2 粟敬钦;王文义;景峰;魏晓峰;张小民;;激光系统计算机模拟设计平台[A];中国工程物理研究院科技年报(2003)[C];2003年
3 夏丹青;李正佳;吕涛;;应用于眼底治疗的三色激光系统[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 夏兰;蒋敏华;庄大奎;朱俭;;高功率激光系统软边光阑设计[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
5 周展超;郭丽芳;;Lightsheer Duet和Lightsheer脱毛的临床比较[A];第七届中国医师协会美容与整形医师大会论文集[C];2010年
6 丁磊;刘朗;隋展;张小民;卓志云;梁樾;夏彦文;李明中;王朝章;;高质量Nd:YAG激光系统[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
7 周云;朱士群;;利用激光系统中的混沌同步实现两维信息的传输[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
8 叶结松;朱岳超;;浅析激光对抗及其发展趋势[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年
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1 罗清岳;激光车距雷达 卫护驾驶安全[N];电子资讯时报;2007年
2 斯琦;核武器激光系统疗伤求教胰岛素[N];大众科技报;2003年
3 记者 王俊鸣;美启动最昂贵的反恐安全升级[N];科技日报;2005年
4 记者 张孺海杨念明;为何“起得早走得慢”[N];湖北日报;2008年
5 李有观;鉴别牲畜精子性别的激光系统[N];中国畜牧报;2004年
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7 记者 刘军;印度5年内将有激光武器[N];新华每日电讯;2002年
8 董爱波;激光酒精检测仪:不用“吹气”照样灵[N];新华每日电讯;2007年
9 记者 张咏晴 通讯员 徐德祖;巨型激光系统“神光Ⅱ”在沪诞生[N];文汇报;2002年
10 本报记者 张梦然;它是能源危机终结者吗?[N];科技日报;2009年
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1 王作雷;一类半导体激光系统的复杂动力学行为分析[D];江苏大学;2008年
2 王雨雷;百焦耳激光器及高能高功率受激布里渊散射相位共轭研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 刘幼成;NCI-I激光系统的基础性质研究与金属镍吸附氢同位素的量子力学计算[D];四川大学;2003年
4 梁军号;泌尿外科常用激光系统与组织的相互作用研究[D];第二军医大学;2007年
5 姚育成;中红外激光及其与生物硬组织作用研究[D];华中科技大学;2007年
6 陈英;高功率钕玻璃激光系统的宽带三倍频技术方案研究[D];复旦大学;2010年
7 汤秀章;KrF准分子激光器放大紫外超短脉冲的研究[D];中国原子能科学研究院;2001年
8 黄伟;中远红外激光薄膜技术研究[D];四川大学;2005年
9 吴慧云;中继镜系统光束传输与控制优化研究[D];国防科学技术大学;2012年
10 周涛;光纤相位共轭技术的理论与实验研究[D];浙江大学;2003年
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5 严雄伟;重复频率Yb:YAG激光系统ASE及能流特性研究[D];中国工程物理研究院;2009年
6 袁永轲;无机液体激光系统流场特性分析[D];中国工程物理研究院;2008年
7 徐慧;开放的V型无粒子数反转激光系统的理论研究[D];山东师范大学;2003年
8 夏兰;高功率超短脉冲激光系统中光束传输技术研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年
9 吴亮;激光系统中的混沌同步及其在保密通讯中的应用[D];苏州大学;2003年
10 孙坚;单模和多模激光系统中的混沌同步[D];苏州大学;2004年
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