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题名:
固体激光器光束净化及其相关技术研究
作者: 杨平
学位类别: 博士
答辩日期: 2008-01-04
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: 姜文汉
关键词: 自适应光学 ; 固体激光器 ; 光束净化 ; 遗传算法 ; 变形镜 ; 激光模式控制
学位专业: 信号与信息处理
中文摘要: 固体激光器特别是全固态激光器在科学前沿研究、激光通信、高技术产业等领域有着极为广阔的应用前景。让固体激光器输出高光束质量和较高功率的激光光束是人们追求的目标,但是,固体激光器谐振腔内存在:热透镜效应,热致双折射效应,增益介质的非均匀性, 泵浦非均匀,衍射效应, 机械结构不稳定以及谐振腔腔镜的不对准等不利因素。这些因素直接导致:在腔内引起各种像差和损耗,输出光束质量和功率达不到要求。为了解决这些问题,本论文利用自适应光学技术,针对固体激光器开展了光束净化研究。并且对光束净化的相关技术开展了相应的理论和实验研究。在全固态激光器输出光束时空特性的研究方面,从实验上找到了影响固体激光器出光质量的关键因素;在激光器光束净化方面,建立了固体激光器腔内模式控制的理论和实验模型,并开展了全固态激光器腔外光束净化,以及全固态激光器和闪光灯泵浦固体激光器腔内模式优化实验,实验证明了利用自适应光学技术改善固体激光器光束质量,或优化固体激光器激光模式的有效性;重点研究了全局优化算法——遗传算法,并研究利用该算法控制变形镜进行激光光束光斑整形,以及控制作为固体激光器端镜的变形镜进行模式优化实验;在对算法本身改进方面,提出基于优化Zernike模式系数的遗传算法控制自适应光学系统,大大提高了遗传算法的收敛性能。本文的主要创新点如下:   1.自适应光学研究领域,国际上首次提出“利用压电变形镜作为谐振腔腔镜优化固体激光器输出模式 ”的技术方案, 并利用该技术控制脉冲和连续固体激光器取得了一系列初步成果:能够将TEM20, TEM10,TEM11 成功转化为TEM00 模,同时,能够保证输出光束变的更加均匀稳定。 2.在国内建成第一套能真正实现实时闭环控制的固体激光器腔外自适应系统,以 及能实现闭环控制的固体激光器腔内模式控制系统。 3.通过研究固体激光器工作时,输出光束的时空特性、腔镜带来像差的时空特性, 确定出影响固体激光器输出光束质量的主要因素。与他人合作,研究了1064nm,860nm和532nm激光对一种敏通CCD 的作用效能,得出了三种波长对CCD饱和效应的初步量化数据。通过理论分析和实验得出:腔外自适应光学技术难以将多模激光转化为单模激光。 4.研究利用遗传算法这种全局优化算法作为固体激光器腔内模式优化的控制算法,并取得了很好的控制效果。 5.在光束整形方面,国际上首次提出利用遗传算法对激光光束进行整形,并取 得了良好的仿真和实验结果。 6.在研究遗传算法方面,提出了基于Zernike模式系数基础之上的改进的遗传算法,仿真和实验结果表明,这种改进可以在很大程度上提高遗传算法控制变形镜的收敛性能。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/291
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杨平. 固体激光器光束净化及其相关技术研究[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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