一种获得大功率超短脉冲激光方法的理论研究

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高功率超短脉冲激光在超高能量密度物理、激光等离子体物理、强场物理、等离子体加速器及X射线激光等研究领域,有着极其广泛而重要的应用。除此之外,超高功率、超高强度激光装置还是开展“快点火”激光聚变、探索极端条件下物质行为等重大科学研究的基本手段。设计了一种获得大功率超短脉冲激光器的新方案,并从理论的角度分析了这种方案的科学性和合理性。本设计方案是将调Q和锁模技术结合起来获得大功率超短脉冲激光,而传统获得超短脉冲的方法是单独使用调Q或锁模。两种传统的方法获得的超短脉冲的脉宽和功率各有特点,调Q获得的脉宽比锁模获得的脉宽宽,峰值功率不比锁模获得的高。因此将调Q和锁模有机结合获得的大功率超短脉冲具有调Q和锁模单独使用时获得的短脉冲的特点。本方案是先调Q再锁模,调Q采用脉冲透射式(PTM)电光调Q,这样输出的效率更高,脉宽窄:锁模采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术,这样设计出来的激光器结构简单。详细的介绍了半导体可饱和吸收镜(SESAM),并对LD泵浦全固态激光器的热效应进行了分析和计算机数值模拟,为激光器的设计作准备。对LDA的准直进行了研究,提出一种新的准直方法,并对这种准直系统进行了计算机模拟。
摘要第5-6页
Abstract第6页
第一章 绪论第7-16页
    1.1 大功率超短脉冲激光技术的发展第7-14页
        1.1.1 国内外大功率飞秒激光的发展现状第7-9页
        1.1.2 超短脉冲的产生与放大原理第9-14页
    1.2 大功率超短脉冲激光的应用第14页
    1.3 本论文研究的主要内容第14-16页
第二章 调Q和锁模的理论研究第16-34页
    2.1 调Q(Q开关)技术的理论研究第16-26页
        2.1.1 调Q的基本原理第16-19页
        2.1.2 调Q激光器的基本理论第19-24页
        2.1.3 电光调Q第24-26页
    2.2 锁模技术的理论研究第26-33页
        2.2.1 多模激光器的输出特性第27页
        2.2.2 锁模的基本原理第27-28页
        2.2.3 锁模的方法第28-33页
    2.3 调Q和锁模的结合第33-34页
第三章 半导体可饱和吸收镜第34-44页
    3.1 半导体可饱和吸收镜的诞生第34-35页
    3.2 半导体可饱和吸收体第35-36页
    3.3 半导体可饱和吸收镜的宏观特性第36-39页
        3.3.1 饱和恢复时间第36-37页
        3.3.2 调制深度第37-38页
        3.3.3 非饱和损耗第38页
        3.3.4 饱和通量第38-39页
        3.3.5 饱和光强第39页
    3.4 半导体可饱和吸收镜的结构和类型第39-42页
        3.4.1 高精细度反谐振法-珀型第40-41页
        3.4.2 无谐振型第41页
        3.4.3 低精细度反谐振法-珀型第41-42页
        3.4.4 色散补偿型第42页
    3.5 半导体可饱和吸收镜锁模类型第42-44页
第四章 LD泵浦全固态激光器的热效应分析第44-54页
    4.1 LD端面泵浦激光器热效应第44-46页
        4.1.1 热透镜效应(thermal lens effect)第44-45页
        4.1.2 热透镜焦距的测量方法第45页
        4.1.3 热破裂(thermal fracture)第45-46页
        4.1.4 热致损耗(thermal induced losses)第46页
        4.1.5 热致双折射和热退偏第46页
    4.2 LD侧面泵浦激光器热效应研究第46-54页
        4.2.1 泵浦光功率分布计算模型第47-49页
        4.2.2 温度分布计算模型第49-50页
        4.2.3 热传导系数λ_W的计算第50-51页
        4.2.4 数值模拟结果及其分析第51-54页
第五章 激光器的设计第54-84页
    5.1 激光器的结构第54-56页
        5.1.1 基本结构第54-55页
        5.1.2 激光腔结构第55-56页
    5.2 固体激光器的泵浦第56-68页
        5.2.1 泵浦光源第56-58页
        5.2.2 激光器的泵浦方式第58-60页
        5.2.3 激光二极管(LD)侧面泵浦条件下工作物质内增益分布特性的研究第60-68页
    5.3 调Q方法的选取第68-71页
        5.3.1 调制晶体材料的选择第69-70页
        5.3.2 调制晶体的电极结构第70-71页
        5.3.3 对激光工作物质的要求第71页
        5.3.4 对Q开关控制电路的要求第71页
    5.4 锁模方法的选取第71-75页
        5.4.1 半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术第71-73页
        5.4.2 半导体可饱和吸收镜的设计原则第73-75页
    5.5 LDA准直系统的研究第75-83页
        5.5.1 半导体激光器列阵的结构第75-76页
        5.5.2 半导体激光器列阵的远场特性第76-78页
        5.5.3 半导体激光器的空间模式第78-80页
        5.5.4 棱镜整形技术第80-83页
    5.6 小结第83-84页
总结与展望第84-85页
    总结第84页
    展望第84-85页
致谢第85-86页
参考文献第86-89页
硕士研究生期间发表的论文第89-90页
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