基于Bragg体光栅的光束近场特性与控制技术研究.pdf

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3、高效、低成本等要求。基于光热敏折变玻璃的Bragg体光栅由于其高衍射效率、优秀的角选择能力与高损伤特性，可在强激光传输近场实现空间滤波，克服针孔空间滤波的诸多问题，有可能在未来高功率激光系统中的广泛应用。但是在Bragg体光栅与高功率激光系统的集成应用中仍存在大量的科学技术问题，例如光束的波前特性、填充因子降低、光路偏折问题等。针对上述问题，本论文进一步开展了Bragg体光栅的理论研究以及近场光束特性与控制技术研究，为高功率激光技术的发展提供了一些新的思路和技术储备。论文主要取得了如下研究成果：(1)提出了驼峰B

4、ragg体光栅及其光束近场控制技术。利用耦合波理论研究了驼峰Bragg体光栅的物理图像，分析了驼峰Bragg体光栅的衍射特性，讨论了驼峰Bragg体光栅对光束不同周期空间调制的滤除能力。理论计算结果表明，基于驼峰Bragg体光栅的近场带阻滤波技术（Band-StopFiltering,BSF）可用于抑制激光系统特定中高频空间频率的快速增长，在一定程度上放宽高功率激光系统中B积分的限制。(2)提出了基于Bragg体光栅级联的近场带阻滤波技术。理论模拟与实验结果表明：将目标光束偏离布拉格角入射Bragg体光栅，光束中

5、某一区间的中高频空间调制满足布拉格条件而发生高效衍射，实现对此区间空间调制的近场带阻滤波。采用耦合波理论研究了影响滤波特性的因素，滤波特征频率和滤波带宽分别由偏离布拉格条件的角度和体光栅角度选择宽度决定。该技术可在高功率激光系统中即插即用。(3)提出了基于Bragg体光栅的波前优化技术。理论分析与实验相结合研究了Bragg体光栅的角度选择特性对光束中波前畸变的优化能力；实验研究结果表明：IBragg体光栅可高效地优化光束的中高频波前畸变，优化后光束的波前PV值（peak-valleyvalue）降低了9.93倍、

6、RMS值（root-mean-squarevalue）降低了5.05倍，明显提高了光束的可聚焦功率，斯特列尔比（StrehlRatio）提高了2.23倍，并且实现了光束远场分布的匀化。该技术可能放宽高功率激光系统中的B积分限制。(4)基于耦合波理论，结合材料与器件损耗系数的精密测量，建立了有损Bragg体衍射元件的参数设计方法。该方法可根据实际光学系统对Bragg元件衍射特性的需求，获得最优Bragg体衍射元件的结构参数，为Bragg体衍射元件制备与各类光束近场控制技术奠定了理论基础。(5)研究了正弦相位调制光束

7、经Bragg体光栅衍射的幅频调制效应。传统角选择滤波器的光谱选择性会引起正弦相位调制光束的光谱不均匀剪切从而导致幅频调制效应。本论文基于耦合波理论，设计了窄角度选择特性和宽光谱选择带宽兼具的Bragg体光栅，可以满足高功率激光系统中不同相位调制光束的滤波要求，在高功率激光系统中近场光束控制研究中具有重要的意义。本论文的研究结果在光学探测、高功率激光系统的输出能力提升、波前优化、近场光束控制和激光的远场特性改善等方面具有潜在的应用价值。关键词：Bragg体光栅，带阻滤波，驼峰Bragg体光栅，波前优化，幅频调制作者

8、：高帆指导老师：袁孝（教授）IIStudyonthelasernear-fieldcharacteristicsandbeam-controltechnologybasedonvolumeBragggratingsAbstract―Powerconstraint‖inhigh-powerlasersystemisalwaysoneoftheimportantquestio