论文部分内容阅读
主振荡功率放大器(MOPA)激光系统的关键问题,在于放大器光泵浦过程中的热效应使光束波前产生畸变。其研究方向和内容集中在提高输出功率,改善光束质量。对波前畸变的原因进行分析、对波前畸变的情况进行检测,就能够采用自适应光学方法进行波前校正或者对激光器结构进行相应的改进,从而提高激光器的输出光束质量。本课题主要研究了采用环路径向剪切干涉仪来对MOPA激光系统中产生的波前畸变进行检测的相关技术。
本文调研了国内外波前检测技术的现状,对一些常见的波前检测方法进行了比较。相对于其它波前检测方法(如哈特曼传感器,曲率传感器,横向剪切干涉仪),环路径向剪切干涉具有以下优点:不需要设置专门的参考光,光路较为简单;物光与参考光共光路,对环境的振动和温度、气流的变化能产生彼此共模抑制,一般无需隔振动和恒温条件也能获得稳定的干涉条纹;可通过调节剪切比来改变测量精度。
本文论述了环路径向剪切干涉仪的工作原理,并给出了系统的波前重建算法、波面拟合算法、波前曲率半径拟合算法、以及等效透镜焦距反推算法。然后以一个之字形板条增益介质为例,对环路径向剪切干涉仪进行了系统仿真。此外,还对文献中给出的一幅实测的干涉条纹图进行波前重建和波面拟合,得到了和原文相同的结果,这证明了上述算法的正确性。
最后,在上述理论计算的指导下,进行了一系列波前检测实验:
对一个焦距已知的平凹透镜所产生的波前畸变进行了检测,总的测量的误差小于8%,验证了系统测量结果的准确性;
测量了一个单侧泵浦的之字形板条增益介质,在不同泵浦功率下的波前畸变情况。在沿垂直于之字形光路所在平面的方向上,波前近似为汇聚的球面波;在另一方向上则近似为倾斜的平面波。
测量了一个双侧面泵浦的板条增益介质,在不同泵浦功率下的波前畸变情况。在沿泵浦光的方向上,波前近似为汇聚的球面波;在另一方向上则表现为倾斜的平面波。最后还测量了在泵浦源打开瞬间,增益介质的热透镜焦距随时间的变化情况,其达到热稳所需的时间大约为几秒钟。