高能高峰值功率转镜调q+nd：yag激光器的研究

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1、摘耍摘要光电侦察与制导技术的发展，使得光电对抗中利用高峰值功率、高脉冲能量激光破坏CCD等光电探测器，愈加显得重要。要实现高峰值、高能量的激光输出，国内一般是采用调Q加多级放大技术，因此激光器体积庞大，不易于机动使用。本论文针对光电对抗的需要，我们在单个抽运模块的基础上采用转镜对高能脉冲激光进行调制，获得高峰值功率、窄脉宽的激光脉冲，研究主要内容如下：介绍CCD的结构及其软损伤和硬损伤，分析不同类型脉冲激光对CCD的损伤原理，以及单腔高峰值、高能量调制激光对CCD损伤的重要现实意义。计算了单椭圆、多椭圆腔的效率，并将金属泵浦腔的几何传输效率和常用的双椭圆腔的几何传输效率进行了比较，对激光棒的温

2、度分布和应力分布进行了论述和计算，激光棒的应力大小对激光器的安全工作具有重要意义。考虑到实际应用，要求激光器输出功率连续可调、能够用光纤传输，同时考虑最大模体积和高光束质量，采用平平腔。．对激光器单元模块的热效应进行了分析，理论计算表明在拟定的工作条件下，最大应力小于晶体的破坏阈值的75％，激光棒的应力不会超过晶体的破坏阈值，不会因应力而引起破裂；通过对激光输出功率和效率的理论表达式的分析，得出增加输出功率和效率应采取的措施，输出镜的透过率对激光输出功率有很大影响，并且存在最佳值。对静态脉冲Nd：YAG固体激光器的最佳工作方式进行了研究。通过实验确定了激光器的最佳透过率、稳定范围最大的谐振腔腔

3、型、冷却水温等参数，得到最大输出平均功率为500W，单脉冲能量为80J，电光效率为4．2％，光束质量为21．8mm*mrad，输出功率、能量稳定度为±2％，实验还表明，晶体棒的浓度梯度对输出激光的功率、能量、光束质量基本没有影响。通过多种材料对比分析，采用铝合金做转镜基体，并对其在4x104rpm、6×104rpm的转速下的机械及光学特性进行分析，建立转镜在高速运转下的受力模型，使用MSC．Pagan软件模拟出转镜在高速运转下的表面应力及面形变化。并采用PC7824板卡控制转镜旋转位置和电源信号的降频及延迟匹配。北京I：业人学理学博十学何论文通过Nd：YAG固体激光器的速率方程以及转镜的开关函

4、数，模拟出腔长、输出镜反射率、临界角以及转速间的关系，并结合转镜调Q实验，得出的实验结果和模拟的参数关系相符，实现了转镜调Q高能量、高峰值脉冲激光输出。根据实验获得实际最佳转速1．8×104rpm，在泵浦脉宽为0．8ms，输出镜透过率为70％，谐振腔长度为645mm时，输出的调制激光峰值功率最高、小脉冲最少。小脉冲能量约为总能量的10％，泵浦灯注入单脉冲能量为433J得到了2．2J、30ns、70MW的主脉冲，实现了单腔的高能量、高峰值脉冲输出。关键词脉冲Nd：YAG；固体激光器；高峰值；高能量；转镜调QAbstractABSTRACTWiththedevelopmentofoptoelect

5、ronicreconnaissanceandguidancetechnology，itismoreandmoreimportanttousehighpeakpower,highenergylasertodamagetheCCDandotheroptoelectronicdetectorinoptoelectroniccountermeasurefield．Toachievethehighpeakpower,highenergylaseroutput，themulti—stageamplificationtechnologYisgenerallyusedaftertheQ-switchedlas

6、erindomestic．Itleadstothehugesize,notsuitableformobileuse．AccordingtotheQ．switchtechnologyandoptoelectroniccountermeasuredemand,WemodulatethehighenergylaserwithrotatingnlilToronthebaseofsinglepumpingmoduleandobtainapulsewithhighereffortshavebeendoneinthisthesis：peakpower,narrowerpulsewidth,SomeThe蛐r

7、uctⅧ．eofCCDanditssoftandharddamagewereintroduced，theprincipleofCCDdamagebymanykindsoftypelaserWasdiscussed，andthegreatpracticalmeaningforsinglehighpeakpowerandhighenergyQ—switchedpulselaserWaSdiscusse