多層介質膜偏振無關光柵的設計與研制
發(fā)布時間：2021-03-30 13:36
隨著激光技術的快速發(fā)展,光柵在脈沖壓縮、光譜合束等領域作為核心元器件被廣泛地應用在高功率激光系統中。光柵的衍射效率與入射光的偏振態(tài)有著緊密的聯系,提高光柵能量利用率,開展高空頻多層膜偏振無關光柵的研究,為提高合束激光系統的輸出功率和簡化激光系統結構具有重要的研究意義。本論文開展高空頻1480line/mm偏振無關的多層介質膜光柵（MLDG）研究,給出設計方案,進行相應的理論分析計算,具體工作內容如下:（1）基于嚴格耦合波理論開展光柵衍射效率計算,利用MATLAB軟件編寫光柵結構設計的優(yōu)化程序。（2）開展基于單層光柵齒介質膜的偏振無關光柵研究,構建評價函數采用遺傳算法對光柵參量進行優(yōu)化。優(yōu)化得到的光柵結構對光譜特性和角譜特性進行分析計算。在中心波長1053nm附近30nm的波段范圍內平均衍射效率大于96%,在Littrow入射角附近±3°范圍內平均衍射效率大于95%的結果。對光柵的槽形側壁角公差分析發(fā)現,單層柵齒偏振無關光柵的對槽型側壁角有著非常嚴格的要求,制造相對困難。（3）開展基于雙層光柵齒結構的偏振無關光柵研究。以相同的方法對光柵參量進行設計和優(yōu)化,并對計算出的光柵結構進行光譜和角...
【文章來源】：蘇州大學江蘇省
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１光纖相干合成方案圖??
４５ｋＷ的單一激光束［２Ｇ］。２０１２年國防科技大學劉澤金團隊采用隨機并??行梯度下降法（ＳＰＧＤ），實現９路光纖激光器相干合成輸出功率達１．８ｋＷＰ＼技??術的突破也為光纖戰(zhàn)術激光武器的研發(fā)奠定了堅實的基矗??２０１５年３月德國萊茵金屬公司在阿布扎比國際防務展上，展示并演示了安??裝高能激光系統的８ｘ８多用途裝甲車，包括兩個型號，功率分別是５ｋＷ和１０ｋＷ，??兩種型號均采用了基于光束疊加技術的專利設計。同年９月，該公司又在英國??國際國防與安全設備展上展示了一款新型車載激光炮，如圖１－２所示［２３］。炮上裝??有４組尚能激光發(fā)射器，每組２０ｋＷ，萱加技術使之凝結為一＇束８０ｋＷ的強大光??束［２４］。??＿??圖１－２德國萊茵金屬公司激光武器??德國萊茵金屬公司和歐洲導彈集團公司均采用光束疊加的技術，開展多載運??平臺的戰(zhàn)術激光器的研制。分別研制出了?５、１０、４０、５０、８０ｋＷ等多型號的激??光器［２５，２６］，最終將達到１２〇ｋＷ的目標［２７］。美國雷錫恩公司采用６路光束合成技??術，在美軍龐塞號艦上安裝了?３０ｋＷ的光纖激光武器系統。激光武器是目前全球??都在研宄的未來武器裝備，有著非常重要的戰(zhàn)略意義，激光武器的輸出功率也成??為了衡量的重要標準，因此為了能得到盡量高的輸出能力，光束合成技術也成為??了激光武器的關鍵技術。除此之外，高能激光在激光切割、激光焊接和激光熔覆??等領域都有著廣泛的應用。??對于高能激光系統而言，光束合成技術尤為重要，可以有效地提高輸出功率??和光束質量。相干光合束和非相干光合束是合束技術的兩種類型。理論上可以無??限次合束的相干光合束理論，但是，無法做到對激光器陣列中相鄰光源單
第一章緒論?多層介質膜偏振無關光柵的設計與研制??以及偏振特性的嚴格控制，同時實際操作過于困難，導致研究有著非常大的障礙??進而發(fā)展緩慢。非相干光合束是指在場中多個非相干光束彼此疊加。過程對相位??和偏振態(tài)沒有任何要求，因此相對易于實現。非相千光合束包括三種類型［２８］：常??規(guī)激光合束（Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?Ｂｅａｍ?Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ，?ＴＢＣ）、密集波長合束（Ｄｅｎｓｅ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??Ｄｉｖｉｓｉｏｎ?Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＤＷＤＭ）和光譜合束（Ｓｐｅｃｔｒａｌ?Ｂｅａｍ?Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，?ＳＢＣ）。單??波長合束和粗波長合束組合實現常規(guī)激光合束ＴＢＣ，常規(guī)半導體激光合束光源??技術構成如圖１－３所示。??（棘娜）?（粗波?）?＿＿＿＿＿＿＿??（空間堆壘；ｋ－（單波長光源；?￣—??（??圖１－３常規(guī)半導體激光合束光源技術構成圖??常規(guī)激光合束又可以細分為空間合束，偏振合束和粗波長合束�？臻g合束是??將多束激光空間堆疊，但是空間合束在增加功率的同時光束質量會變得很差。偏??振合束利用半導體激光線偏振特性，將兩束振動方向相互垂直的光束通過偏振合??束鏡，實現光束重合的方式輸出，功率提高的同時光束質量不變。偏振合束的模??型如圖１－４所示。??偏振合束鏡??／?／??／?／??／?／??，，＾?＾??（ｋ?ｐ＋ｓ??圖１－４偏振合束示意圖??粗波長合束利用半導體激光的光譜特性，波長不同的兩束激光入射到二向分??４??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]半導體激光密集譜合束中VBG的熱效應[J]. 閆宇軒,王岳,張亞維,寧永強,李占國,曲軼. 半導體技術. 2019(03)
[2]多層介質膜偏振無關光柵的研制[J]. 申碧瑤,曾理江,李立峰,顏宏. 強激光與粒子束. 2015(11)
[3]大功率半導體激光合束進展[J]. 王立軍,彭航宇,張俊. 中國光學. 2015(04)
[4]高功率光纖激光器及其在戰(zhàn)術激光武器中的應用[J]. 任國光,伊煒偉,屈長虹. 激光與紅外. 2015(10)
本文編號：3109600
【文章來源】：蘇州大學江蘇省
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１光纖相干合成方案圖??
４５ｋＷ的單一激光束［２Ｇ］。２０１２年國防科技大學劉澤金團隊采用隨機并??行梯度下降法（ＳＰＧＤ），實現９路光纖激光器相干合成輸出功率達１．８ｋＷＰ＼技??術的突破也為光纖戰(zhàn)術激光武器的研發(fā)奠定了堅實的基矗??２０１５年３月德國萊茵金屬公司在阿布扎比國際防務展上，展示并演示了安??裝高能激光系統的８ｘ８多用途裝甲車，包括兩個型號，功率分別是５ｋＷ和１０ｋＷ，??兩種型號均采用了基于光束疊加技術的專利設計。同年９月，該公司又在英國??國際國防與安全設備展上展示了一款新型車載激光炮，如圖１－２所示［２３］。炮上裝??有４組尚能激光發(fā)射器，每組２０ｋＷ，萱加技術使之凝結為一＇束８０ｋＷ的強大光??束［２４］。??＿??圖１－２德國萊茵金屬公司激光武器??德國萊茵金屬公司和歐洲導彈集團公司均采用光束疊加的技術，開展多載運??平臺的戰(zhàn)術激光器的研制。分別研制出了?５、１０、４０、５０、８０ｋＷ等多型號的激??光器［２５，２６］，最終將達到１２〇ｋＷ的目標［２７］。美國雷錫恩公司采用６路光束合成技??術，在美軍龐塞號艦上安裝了?３０ｋＷ的光纖激光武器系統。激光武器是目前全球??都在研宄的未來武器裝備，有著非常重要的戰(zhàn)略意義，激光武器的輸出功率也成??為了衡量的重要標準，因此為了能得到盡量高的輸出能力，光束合成技術也成為??了激光武器的關鍵技術。除此之外，高能激光在激光切割、激光焊接和激光熔覆??等領域都有著廣泛的應用。??對于高能激光系統而言，光束合成技術尤為重要，可以有效地提高輸出功率??和光束質量。相干光合束和非相干光合束是合束技術的兩種類型。理論上可以無??限次合束的相干光合束理論，但是，無法做到對激光器陣列中相鄰光源單
第一章緒論?多層介質膜偏振無關光柵的設計與研制??以及偏振特性的嚴格控制，同時實際操作過于困難，導致研究有著非常大的障礙??進而發(fā)展緩慢。非相干光合束是指在場中多個非相干光束彼此疊加。過程對相位??和偏振態(tài)沒有任何要求，因此相對易于實現。非相千光合束包括三種類型［２８］：常??規(guī)激光合束（Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?Ｂｅａｍ?Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ，?ＴＢＣ）、密集波長合束（Ｄｅｎｓｅ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??Ｄｉｖｉｓｉｏｎ?Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＤＷＤＭ）和光譜合束（Ｓｐｅｃｔｒａｌ?Ｂｅａｍ?Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，?ＳＢＣ）。單??波長合束和粗波長合束組合實現常規(guī)激光合束ＴＢＣ，常規(guī)半導體激光合束光源??技術構成如圖１－３所示。??（棘娜）?（粗波?）?＿＿＿＿＿＿＿??（空間堆壘；ｋ－（單波長光源；?￣—??（??圖１－３常規(guī)半導體激光合束光源技術構成圖??常規(guī)激光合束又可以細分為空間合束，偏振合束和粗波長合束�？臻g合束是??將多束激光空間堆疊，但是空間合束在增加功率的同時光束質量會變得很差。偏??振合束利用半導體激光線偏振特性，將兩束振動方向相互垂直的光束通過偏振合??束鏡，實現光束重合的方式輸出，功率提高的同時光束質量不變。偏振合束的模??型如圖１－４所示。??偏振合束鏡??／?／??／?／??／?／??，，＾?＾??（ｋ?ｐ＋ｓ??圖１－４偏振合束示意圖??粗波長合束利用半導體激光的光譜特性，波長不同的兩束激光入射到二向分??４??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]半導體激光密集譜合束中VBG的熱效應[J]. 閆宇軒,王岳,張亞維,寧永強,李占國,曲軼. 半導體技術. 2019(03)
[2]多層介質膜偏振無關光柵的研制[J]. 申碧瑤,曾理江,李立峰,顏宏. 強激光與粒子束. 2015(11)
[3]大功率半導體激光合束進展[J]. 王立軍,彭航宇,張俊. 中國光學. 2015(04)
[4]高功率光纖激光器及其在戰(zhàn)術激光武器中的應用[J]. 任國光,伊煒偉,屈長虹. 激光與紅外. 2015(10)
本文編號：3109600
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