| 题名 | 衍射型望远系统阵列改善相干合束激光光束质量 |
| 作者 | 龚海龙 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2015-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 周崇喜 |
| 关键词 | 衍射 望远系统 填充因子 光束质量 能量集中度 |
| 学位专业 | 光学 |
| 中文摘要 | 大功率、高光束质量是激光技术研究中永恒追求的目标。但随着激光功率的 增加，光束模式会由单模变为多模，光束质量下降；同时，功率增加也会导致固 体工作物质热损伤、热透镜效应和非线性效应的产生，直接影响出射激光的光束 质量。 相干合束技术的提出为获得大功率、高光束质量的激光输出提供了一条有效 途径。在相干合束中由于相干现象的存在，合束后的光斑由主瓣和大量旁瓣组成， 能量较分散，光束质量差。阵列光束的填充因子是决定合束光斑能量集中度的主 要因素，填充因子越大，中央主瓣的能量集中度就越高，光束质量就越好。基于 此，本文结合衍射光学元件易于获得高填充比透镜阵列、方便装调等优点，提出 采用衍射微透镜阵列的方法提高其填充因子，并设计了一组衍射望远系统阵列， 对由被动锁相获得的六路相干光束进行扩束，使其变得相切，从而达到改善光束 质量的目的。 衍射望远系统阵列由六个结构相同的单元组成，每个单元采用伽利略望远系 统结构，具有系统总长小，无实焦点击穿空气等优点，面型采用多阶相位型菲涅 耳透镜设计。首先，针对衍射光学元件结构精细，仿真计算数据量大，现有算法 无法同时满足计算速度和准确性的问题，我们提出了矩阵相乘算法快速、准确地 实现光束的传输、聚焦等过程。在此基础上，我们提出了保真度的性能参数，研 究了单元结构在不同相位台阶数下的扩束效果，并对其面型做了不同区域设定不 同台阶数的改进性分析。计算结果表明，改进结构的保真度达95.82%，且各区域 最小加工线宽均大于2μm。接着，我们详细分析了衍射望远系统阵列对相干合束 光束质量的改善效果，结果显示，阵列光束填充因子由0.3571 提高到1，合束光 斑旁瓣数量明显减少，光束质量提高了2 倍。最后，我们制作了8 台阶的衍射望 远系统阵列，并进行了实验研究，初步实验结果表明，扩束后所得的远场合束光 斑尺寸大大减小，能量集中度更高，光束质量得到明显改善。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2015-12-24 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/3025]  |
| 专题 | 光电技术研究所_光电技术研究所博硕士论文 |
| 作者单位 | 中国科学院光电所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 龚海龙. 衍射型望远系统阵列改善相干合束激光光束质量[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2015. |
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