探测用激光光源中的若干关键技术研究

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1、爲娩謂裁峡專圍博±学位论文胃圓纖ｍ探测用激光光源中的若千关键技术研究鄉＿＿Ｉｓｌ指导教师姓名、职称王石语救授Ｉ西安电子科技大学学位论文独创巧（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加ｔｕ标注和致谢中所罗列的内容臥外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电于料技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我

2、同工作的巧事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处…，本人承担切法律责任。＾－义寺本人签名：４円期：２Ｗ西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权屬于西安电子科技大学。学巧有权保留送交论义的复印件，，允许查阅、借隔论文；学校可公布论艾的全部或部分内容允许巧用穀印、缩印或巧它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文

3、硏究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安化子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿心本人签名：屋Ａ４导师签名：重石保Ｈ期：苗．ｈ＇鬥期：心＞１含．Ａ！ｉ学校代码10701学号1015110052分类号TN248.1密级公开西安电子科技大学博士学位论文探测用激光光源中的若干关键技术研究作者姓名：连天虹一级学科：电子科学与技术二级学科：物理电子学学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：王石语教授学院：物理与光电工程学院提交日期：2016年3月St

4、udyonSeveralKeyIssuesofLaserSourcesforDetectionAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinPhysicalElectronicsByLianTianhongSupervisor:WangShiyuProfessorMarch2016摘要摘要光源是激光探测系统的核心器件，本文

5、研究探测用单纵模二极管抽运固体激光器(DPL)中的相关问题，主要内容包括四个部分：分析振荡光场的频谱特性；研究粗糙面传导散热下激光器热效应对激光器性能的影响；系统研究声光调制自注入锁定单纵模激光方法并实验获得自注入锁定输出；提出用单纵模多子光束阵列相干发射方案提高激光探测性能。第一部分：基于多纵模振荡模型，讨论DPL中的纵模振荡。结果表明：驻波腔中，激光介质中空间烧孔分布形成于弛豫振荡过程中光子数第一次大规模增长的阶段；弛豫振荡稳定后，各纵模共存输出，各纵模共同产生的空间烧孔使上能级粒子数密度沿

6、轴向呈现出幅度调制的高频起伏分布；行波腔中，只有发射截面最大的纵模能形成稳定的激光输出；腔长变化时，失谐损耗使振荡波长发生漂移，腔长变化较小时，振荡波长平滑转换；而腔长变化较大时，波长的转换伴随着弛豫振荡。第二部分：针对激光介质金属热沉散热的粗糙面接触传热问题，提出了一种计算温度场的面热源自适应调整算法，研究单纵模激光器中基横模光场的热效应。通过在研究对象的封闭边界上引入虚拟面热源，通过自适应调整算法，获得满足边界条件的面热源分布，然后用自由空间的格林函数快速计算对象内的温度场。建立了导热联结的

7、两种介质的表面接触模型，在此基础上建立了随机分布的表面散热边界条件，并利用面热源自适应调整算法计算了介质内的温度分布。计算结果表明，由于介质散热表面不能完全紧密接触，其温度场呈现一定程度的随机起伏，越靠近边界，随机起伏越明显，介质中心区域随机起伏则不明显；有效热接触面积越小，这种随机起伏越强烈。由于该温度场的影响，激光介质表面附近的相位差存在起伏并深入一定深度。随抽运功率的增大，相位差的起伏增强；接触面积增大时，相位差起伏减小，起伏的深度也有所减小。热致衍射损耗随抽运功率近似线性增加，基模光半径

8、越大，增加的斜率越大；当基模光半径较大时，接触面积越小热致衍射损耗越大。第三部分：理论研究环形腔声光调制自注入锁定过程。通过数值求解声光互作用耦合波方程研究声光调制器对环形腔中两个方向光波的衍射效率，结果表明：在入射角偏离布拉格角一定角度时，两光波有最大衍射效率差，该偏离角随超声波频率的升高而减小；最大衍射效率差随超声波功率的增加而增大，增大的斜率逐渐减小；超声波频率越高，能提供更大的衍射效率差。在此基础上，数值求解速率方程研究环形腔自注入锁定过程，结果表明：高损耗阶段末尾，两方向光子数密度之比