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高功率固体激光装置中散射点对激光传输的影响

张春玲  
【摘要】: 高功率固体激光装置中散射点的影响不可忽略,在实际的装置中已经看到由散射点引起的破坏。因此建立散射点的模型,分析散射点对光传输的影响对于建设高功率固体激光装置具有非常积极的意义。基于此,本文采用概率与统计理论建立了散射点模型,并在此基础上从衍射理论出发分析散射点的线性传输规律,从非线性近轴波动方程出发分析散射点的非线性传输规律。论文的主要内容为: 一、通过对实际光学元件上散射点的特征加以分析和统计,用matlab建立了符合实际所需的散射点模型。该模型包括散射点位置,形状,尺度,数目,散射面积比,灰度,还包括分析散射点的采样频率,散射点所在的光学元件面积等特征。此模型提供了研究分析散射点传输规律的基础,同时也是本论文的重要组成部分。 二、根据单缝衍射理论推导散射点的夫琅和费和菲涅耳衍射规律,分别给出了散射点的夫琅和费和菲涅耳衍射的复振幅分布情况。用中国工程物理研究院研发的光传输软件数值模拟验证了散射点的衍射规律。 三、从散射点线性理论基础上分析散射点的传输规律。分别从等效衍射距离,离像面距离,散射点的菲涅耳数以及散射点的散射面积比等方面用光传输软件数值模拟研究散射点的传输规律。得出在高功率固体激光装置中应缩小散射点的菲涅耳数和散射面积比,控制散射点的等效衍射距离,使散射点接近等效衍射距离为零,即像面的位置。 四、从非线性近轴波动方程基础上用散射矩阵理论推导了级联介质的热像规律,得出级联介质的热像位置满足z2=z1-Lv,其中z2为像距,z1为物距, Lv为级联介质间的距离,并用光传输软件得到了验证;发现级联的非线性介质可以看成单一的非线性介质相连,散射点对级联介质的每一段非线性介质成像;当只有一段非线性介质时,可以认为Lv为零,满足z2=z1。


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