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激光光束空域时域合成效果讨论

连天虹  
【摘要】: 本论文以光的干涉理论作为理论基础,以高斯光束为光束模型,用相干合成度和主峰功率占有率作为相干合成效果的评价标准,研究了连续和调Q脉冲激光阵列的相干合成效果。 对连续激光阵列,主要研究了阵列占空比、传输距离、光束间的相位差对合成效果的影响。占空比对相干合成度和主峰功率占有率的影响程度是不同的,占空比在一定范围内减小对相干合成度影响不大,且随着传输距离的增大,占空比对相干合成度的影响会进一步减小,最终接近于其理想值;主峰功率占有率随占空比的减小近似线性减小,传输距离增大,主峰功率占有率不变。随着相位差的增大,相干合成度急剧减小,主峰功率占有率有所减小,当相位差增大到一定值时,失去相干合成的意义。 在脉冲激光中,除空间合成外,还存在时间合成问题,本文从时域的角度讨论合成问题,其研究途径为从四能级系统的速率方程出发计算了调Q固体激光器输出脉冲波形,进而计算合成脉冲波形。主要研究了合成脉冲峰值、宽度与单路脉冲峰值、宽度的关系;时间延迟对合成脉冲峰值、宽度以及对相干合成度、主峰功率占有率的影响。结果表明,合成脉冲峰值随单路脉冲峰值的增大线性增大,合成脉冲与单路脉冲有相同的脉冲宽度;时间延迟对合成脉冲波形有严重影响,会造成合成脉冲峰值的下降和脉冲宽度的增大。当时间延迟增大到单脉冲宽度的一半时,合成脉冲峰值约减小为无时间延迟时的1 3,合成脉冲宽度约增大为无时间延迟时宽度的3倍;相干合成度随时间延迟的增大急剧减小,主峰功率占有率随时间延迟的增大变化不大。


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