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题名:
激光钠导星技术中激光束的光纤传输方法研究
作者: 肖志刚
学位类别: 博士
答辩日期: 2008-06-25
授予单位: 中国科学院光电技术研究所
授予地点: 光电技术研究所
导师: 李斌成
关键词: 激光钠导星 ; 单模光纤 ; 数值孔径 ; 光束质量 ; 受激布里渊散射 ; 受激拉曼散射 ; 耦合效率 ; 模场耦合理论 ; 锥台光纤 ; 转换效率
学位专业: 光学工程
中文摘要: 激光导引星技术为自适应光学系统在星体观测和空间观测方面的应用提供了一个解决信标问题的方案。其原理是发射一束激光到天空,利用该激光在平流层所产生的后向瑞利散射或者在散逸层所产生的钠共振荧光散射作为信标。利用大气散射,就可以通过在任意观测方向上发射激光形成所需要的信标。在此技术中有一个必然的环节是把激光束从激光器引导到望远镜发射系统。本文设计了激光束的锥台光纤传输方案来实现此环节,遵循以下顺序: 对国内外在钠导星方面的发展水平做了整体的介绍。比较了在钠导星系统中激光从激光器到发射望远镜采用光纤传输与采用镜面在空气中布置光路传输的优缺点;讨论了目前尚存在的困难。 对不同机制激光与空气散逸中的钠原子相互作用产生钠信标的机理和影响钠信标强度的一些因素进行了计算分析,得到在相同平均功率下,在几种不同的激发机制(长脉冲,相近脉冲,微脉冲与连续激光)下所产生的钠信标强度。 介绍了光束在光纤中传输的基础理论,重点研究了光纤中的两种非线性效应-受激布里渊散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS)。从理论和实验上证明了光纤的功率传输能力受限于受激布里渊散射,最大传输能力略高于SBS阈值。 研究了激光束到光纤的耦合效率问题,以模场耦合理论为基础建立模型对激光束到光纤的单透镜耦合效率进行了计算,并从实验上进行了验证,得到了和理论基本吻合的结果;分析和计算了多模光纤与单模光纤的直接耦合效率,同时从实验上进行了验证,得到了与理论相符的结果。 研究了锥台光纤的传输特性。介绍了锥台光纤的熔拉研磨制作方法,分析了锥台光纤的输出光模式,建立高斯近似模型对锥台光纤的功率转换效率进行了理论计算,并从实验上进行了验证。 比较详细地介绍了当前自适应光学方面处于领先地位的欧洲南方天文台的钠导星系统中激光束传输方案;分析讨论了锥台光纤在钠导星系统中的应用,从钠导星系统对光束质量和功率两方面的要求出发,设计了锥台光纤传输方案。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/277
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肖志刚. 激光钠导星技术中激光束的光纤传输方法研究[D]. 光电技术研究所. 中国科学院光电技术研究所. 2008.
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