一、自适应激光谐振腔模型的建立（论文文献综述）
李苑[1]（2021）在《多点式光纤激光超声换能与自适应FBG超声探测的研究》文中进行了进一步梳理主动超声探测技术是一项应用于结构健康监测、无损检测、材料表征和医疗诊断等领域的强有力超声监测手段,其核心功能技术包括超声换能和超声探测这两大部分。与传统的电学手段相比,光纤超声换能/探测器具有体积小、重量轻、易集成、耐酸碱腐蚀、抗电磁扰动等优点。为了在大型建筑物、桥梁、飞行器等具体且复杂的应用场合实现健康监测,往往需要在结构体中嵌入大量具有抗环境扰动的主动超声探测点。同时,为了保证多点探测稳定、有效地进行,各超声换能源需要保证一致的信号强度并且换能点数可控。因此,如何在一根光纤链路中获得能量均衡的多点超声换能装置,以及如何获得具有多点、自适应的超声探测系统,成为我们亟待解决的技术问题。为了解决上述问题,本论文分别从光纤超声换能器和光纤超声探测器入手,采用理论结合实验的方法进行研究,主要研究内容如下:首先,针对现有的光纤多点超声换能技术中换能点均衡性不足,我们创新性地提出了分别利用花生锥结构以及单模-无芯-单模结构的光纤微加工技术实现多点能量可控的超声换能方案。在理论研究中,我们通过有限差分光束传播法构建物理模型,分析光纤微结构的模场分布情况,研究其具体的能量耦合机制以及能量提取效率的影响因素,为获得多点能量均衡的超声换能方案提供理论依据。此外,我们还分析了光纤中非线性效应对于超声换能的影响,研究如何控制具体参数保证超声换能的有效进行。在实验研究中,通过分别制备基于以上两种光纤微结构的级联超声换能单元,均实现了五点能量均衡的超声换能装置。通过合理设置光纤微结构的相关参数,实现能量均衡的多点超声换能源,为实际应用中有效控制超声换能点数提供了新方法。其次,为了能够解决单个掺铒光纤激光器的多点超声探测问题,我们分别从时分复用和波分复用两种角度出发进行多点式光纤激光器的研究。本文分别建立了基于强度相关损耗、腔损调制、偏振相关损耗、偏振烧孔效应机制的多波长掺铒光纤激光器理论模型。在此模型下分析了不同机制下波长建立的机理以及多波长实现的物理过程。分析了不同工作状态下谐振腔损、铒纤增益等因素对多波长输出特性的影响。通过对光纤布拉格光栅滤波特性的理论分析,分别提出一种利用光栅扫描式滤波和一种利用可调谐光滤波器的波长切换激光器。以上两种波长切换机制均是基于时分复用特性,有效避免了激光谐振腔的模式竞争现象,为多点切换超声探测的实现提供新思路。此外,根据多波长激光建立的条件,本文创新性地分别提出一种通过偏振相关损耗调制和一种利用偏振烧孔效应的多波长激光振荡实现新方法。基于波分复用的多波长激光谐振机制将有助于实现多点同时复用的超声探测。最后,我们分别对基于以上时分复用和波分复用的多波长机制下的超声探测进行了研究。首次运用波长相干增益的掺铒光纤激光器动态模型,研究激光谐振腔在不同的光栅匹配位置、不同空腔损耗下对连续超声波的瞬变响应;分别研究了基于偏振相关损耗和偏振烧孔效应机制下的多通道超声探测性能。基于以上理论分析,创新性地提出了基于可调谐光滤波器的自适应多通道切换超声探测以及基于偏振烧孔效应的自适应多通道复用超声探测。这两种方案均是在单个激光谐振腔完成,分别克服了>1400με和>2700με的静态背景应变扰动,且均耐受于20°C-50°C的温度变化。这为基于掺铒光纤激光器的超声探测技术中的多点复用提供了解决方案,同时抗环境扰动特性也保证了系统的稳定运行。综上,论文旨在通过解决多点式的超声换能/探测技术在能量均衡、多通道获取、抗环境扰动等方面的问题,为提升主动多点超声探测性能提供新思路和新方法。对未来全光纤主动超声监测系统高效稳定以及小型嵌入式的发展趋势具有良好的借鉴与指导意义。
吴梦瑶[2]（2020）在《激光远距离探测的若干关键技术研究》文中研究指明针对侦察,测绘,精确制导等领域对高性能激光三维成像技术的迫切需求,本文提出一种基于脉冲切片的脉冲激光三维成像技术,对该技术所涉及的若干关键问题进行研究,主要的研究内容包括六个部分:探测用双波长脉冲激光器设计;谐振腔镜面质量对高功率激光器极限光束质量的影响研究;基于多子光束干涉的空间结构光发射方法;基于脉冲切片的脉冲激光三维成像体制研究;激光三维成像系统高频噪声分析及其抑制方法研究;基于脉冲切片的激光三维成像实验样机的系统测试。基于Nd:YAG/Nd:YVO4互补吸收技术的双波长脉冲激光器设计。远距离探测用激光光源应具备脉冲峰值功率高,脉冲宽度窄,光束质量好,功率稳定性强的特点。传统的Nd:YAG激光器受其激光晶体材料限制,在高功率泵浦条件下,激光器的输出功率及其功率稳定性无法满足远距离探测要求。基于上述原因,我们提出一种Nd:YAG/Nd:YVO4互补吸收技术,将Nd:YAG激光晶体良好的热物性参数与Nd:YVO4激光晶体的宽光谱吸收特性进行优势互补,设计出具有高输出功率,高光束质量,高偏振特性,高功率稳定性的探测用激光光源。实验表明,选用40mm长、掺杂浓度为0.2%的Nd:YAG晶体作为前端晶体,选用16mm长、掺杂浓度为0.2%的Nd:YVO4晶体作为后端晶体是激光器最优化设计方案,实现了高效能高功率稳定性的激光脉冲输出。最后,采用腔内倍频技术实现532nm激光输出,完成了远距离探测用双波长激光器的研制工作。谐振腔镜面质量对高功率激光器极限光束质量的影响研究。光束质量是评价高功率固体激光器的一项重要指标,在高功率激光输出条件下,谐振腔热透镜效应,增益介质的掺杂均匀性以及输出镜的镜面质量对激光器光束质量的影响不可忽略。本文主要研究谐振腔输出镜镜面形变以及镜面瑕疵对激光器极限光束质量的影响情况,建立了分析谐振腔光场的微扰理论,研究谐振腔输出镜镜面形变以及镜面瑕疵等微小扰动对激光器极限光束质量的影响。该方法的主要思想是将谐振腔镜面的微小形变以及微小瑕疵当作是对谐振腔内光场运动方程的微小扰动,通过对谐振腔中具有微扰的本征函数进行求解,得到谐振腔内各阶横模光场所占比重,由此计算得到在不同镜面形变和不同瑕疵尺寸条件下的激光器极限光束质量。该方法同样适用于分析谐振腔中热透镜效应以及增益介质掺杂均匀性等因素对激光器极限光束质量的影响情况,为激光器基础问题研究提供一种新的仿真思路。基于多子光束干涉的空间结构光发射方法。本文提出了一种基于多子光束干涉的空间结构光发射方法,该方法基于激光光束良好的空间相干性,使各子光束在空间产生相干叠加效应,形成具有明暗相间特性的空间结构光,空间结构光的干涉主峰强度高,发散角小,能够有效改善激光传输过程中激光光束的远场发散问题,在减小激光中心光斑尺寸的同时,大幅度提高了激光光源对远距离小目标的探测能力。将这种具有明暗相间特性的空间结构光发射方式应用于半主动寻的激光制导系统中,大幅度提升了激光制导信号的编码能力,提高了半主动寻的制导武器的战场生存能力。基于脉冲切片的脉冲激光三维成像技术。本文提出了一种基于脉冲切片的脉冲激光三维成像方法,该方法不但具备距离选通激光三维成像的技术优势,即采用具有大规模像素阵列的CCD（或CMOS）光学传感器,同时克服了距离选通激光三维成像过程中脉冲宽度对纵向距离分辨率的限制,在实现远距离高精度激光三维成像方面具有重要的研究价值。该方法是以一定的延时步长调整CCD成像探测器快门的开启时刻,对目标返回的激光脉冲信号进行多帧截取,从而在探测器各个像素点上产生一个动态变化的灰度阶时间序列,通过对这个灰度阶时间序列进行处理,能够得到该像素点上回波脉冲峰值位置的返回时刻,从而获取每个像素点所对应的目标表面的相对纵向距离,进而实现对目标的三维测量;设计实验对放置在1km位置处纵向距离间隔为10cm的目标板进行三维重建,取得了良好的实验结果,验证了该成像体制能够达到厘米量级的测量精度,摆脱了激光脉冲宽度对激光三维成像系统纵向距离分辨率的限制。激光三维成像系统高频噪声分析及其抑制方法研究。通过分析激光三维成像系统中激光脉冲信号高频噪声的产生原因,得到了激光器模式竞争对输出光脉冲高频噪声的影响情况,即脉冲信号中0.25-0.75GHz频段内的高频噪声是由谐振腔多横模振荡产生的,0.75-1.8GHz频段内的高频噪声是由谐振腔多纵模振荡产生的,这种高频噪声严重影响激光光场的稳定性,导致激光三维重建结果中存在诸多起伏抖动;通过对采集到的激光脉冲波形进行高频降噪处理,可以得到均匀平滑的激光脉冲波形,说明激光脉冲波形中的高频噪声是引起脉冲波形抖动的直接原因;实验证明利用高频降噪方法能够有效减小三维重建结果中的起伏抖动现象,在保证激光三维成像系统测量精度的同时,大幅度优化了系统的成像质量。基于脉冲切片的激光三维成像实验样机的系统测试。将探测用高功率高光束质量脉冲激光器与CCD成像探测器相结合,研制出一款具有远距离高精度探测能力的激光三维成像实验样机。利用该样机进行远距离外场测试,实现了作用距离1km,纵向距离分辨率小于10cm,成像景深57m,视场角3°的技术指标;在重度雾霾环境下进行远距离成像实验,得到了良好的三维重建结果,说明该样机具备良好的大气穿透能力,能够对处于浓雾等遮蔽环境下的目标进行高精度三维测量。从测试结果来看,利用激光脉冲切片三维成像技术研制的激光三维成像实验样机具有探测精度高,成像视场大,成像景深宽的技术优势。
赵维[3]（2019）在《近简并条件下非线性频率下转换光束特性研究》文中研究表明信标亮度是制约自适应光学系统性能的关键因素,直接采取提升光源功率或探测器效率等传统方式很容易受到硬件性能的制约,因此本课题组提出利用非线性效应对信标信号进行保持波前相位信息的放大增强这一方案,以期提升对暗弱信标的探测效率。为了更好掌握非线性过程对光束特性的影响规律,本文主要开展了近简并条件下非线性频率下转换中的光束发散特性以及多波长输出特性研究,具体研究内容如下:1.结合应用背景、光参量放大、携带轨道角动量光束及其非线性频率变换等内容,提出波前探测的新方案。2.在简并准相位匹配光参量过程中,对强聚焦泵浦光在PPLN晶体中产生的参量光的发散特性进行了实验和理论研究,总结了输出光斑和光谱随温度的演化规律和特征。结合晶体色散特性,通过温度引起相位匹配条件改变合理解释了现象,并证明其普遍存在。3.在非简并和简并的准相位匹配光参量过程中,通过双种子光交叉注入PPLN晶体,研究了二阶非线性过程中的多波长输出特性。实验中获得了输出波长数目及频率间隔可以灵活控制的多波长光谱输出,并利用级联二阶非线性效应解释了现象成因。4.基于空间光调制器、涡旋相位片、激光谐振腔等方式生成了携带轨道角动量光束并归纳了相应改进手段。
吴志超[4]（2019）在《光纤激光器研制及其在全光调制信号分析仪中的应用》文中研究表明随着光通信传输容量的飞速提升,尤其是5G通信技术即将全面商用,传统信号监测方案由于电子器件宽带和开关弛豫振荡的限制,已经无法满足大容量高带宽复杂调制格式光信号的监测需求。线性全光采样技术对光信号速率透明,可以测量获得光信号包括幅度、相位、偏振等全场信息,精度高,成本低,因此受到科研人员的广泛关注。采样脉冲光源作为线性全光采样系统中的核心关键,对高速光信号的波长测量范围和调制信号分析精度起决定性作用。因此,研究低时间抖动、高重复频率、窄脉宽、宽光谱的采样脉冲光源是高速全光调制信号分析仪开发的核心技术。本论文在国家重大科学仪器设备开发专项《宽带高速光电信号分析仪设备开发》支持下,基于锁模光纤激光器相关理论,从三个方面研究采样脉冲光源的实现方案,即标矢量偏振特性、波长可调谐特性、输出脉冲稳定性,设计出适用于全光高速调制信号分析仪的飞秒脉冲光纤激光器,并研制开发出工程样机,完成功能和可靠性第三方测试,最后对商用100G偏振复用正交相移调制（PDM-QPSK）信号开展现场对比测试。论文主要创新点包括:（1）研究光纤激光器中孤子脉冲的标矢量特性,在传统基于非线性偏振旋转（NPR）效应的锁模光纤激光器中,通过调控腔内局部双折射强度,使用拍长为5cm的高双折射掺铒光纤（EDF）,在偏振受限的光纤谐振腔中激发出弱矢量孤子,通过腔外全光纤偏振解析模块证实矢量孤子产生,标量和矢量孤子可以在腔内实现相互转化。（2）设计了一台腔内具有弱偏振限制条件的光纤激光器,并加入碳钠米管（CNT）辅助锁模,实现NPR和CNT两种锁模机制的切换。当NPR效应主导锁模时,输出为矢量孤子,当CNT主导锁模时,输出为标量孤子。从而实现了在同一光纤激光器中标量和矢量孤子可切换输出。（3）基于半导体可饱和吸收镜（SESAM）实现锁模,辅助以非线性双折射滤波效应,设计并搭建了一台耗散孤子锁模光纤激光器,可同时实现波长可调谐和多波长两种脉冲输出状态。腔内不需要额外增加滤波器件,仅通过调节腔内线性双折射,耗散孤子波长可在7 nm范围内连续可调,且光谱始终保持稳定。亦可以得到波长间隔为9 nm的双波长和三波长耗散孤子输出,各波长通道信号强度相同。（4）研究孤子脉冲光纤激光器的稳定性与可靠性。设计并搭建了一台结构简单紧凑的全保偏飞秒光纤激光器,通过将多段保偏光纤旋转特定角度进行熔接的方法,在光纤谐振腔的熔点位置发生偏振演化,从而引入NPR效应,实现正色散区耗散孤子锁模脉冲输出,光谱谱宽达到20 nm,脉冲重复频率为24.5 MHz,经腔外压缩脉宽达到260fs,激光器在长时间内显示出极好的环境稳定性。（5）基于自研的宽谱飞秒脉冲采样光源,研发全光调制信号分析仪工程样机,完成商用100G信号的波形分析、速率和眼图等现场测试。对于1550 nm-1570 nm范围内50个波长信道的128 Gbps偏振复用正交相移调制（PDM-QPSK）信号,与Agilent公司商用调制信号分析仪（N4391A）开展对比测试,证明工程样机可获得与商用仪器性能相同的时域参数分析结果,工程样机的眼图由于克服电子瓶颈,上升/下降沿更陡峭,但由于全光采样的欠采样特性,星座图不如商用仪器的星座图密集。
关哲[5]（2018）在《太阳光泵浦固体激光器及应用的研究》文中研究表明太阳能以其资源丰富、使用清洁和储量巨大等特点,成为人类未来的主要新型能源之一。太阳光泵浦激光器是一种将太阳光直接转换成激光的装置,具有系统结构简单,能量转换环节少,能量传递效率高,使用寿命长等优点,适合在无人值守的空间系统中应用。论文在充分调研了国内外太阳光泵浦激光技术的基础上,对太阳光泵浦激光振荡技术、太阳光泵浦激光放大技术和太阳光泵浦多频激光输出技术进行了深入的理论分析和仿真研究。分析了太阳光泵浦激光器能量转换效率的影响因素和激光增益介质的温度特性。实验研究了太阳光泵浦激光振荡器、太阳光泵浦激光放大器和太阳光泵浦多频激光器,最后提出了基于太阳光泵浦激光技术的自由空间光通信系统整体方案,搭建地面演示系统并进行了实验研究。本论文的主要研究内容包括以下几个方面:（1）研究了太阳光泵浦激光振荡技术理论模型,给出了太阳光泵浦激光振荡器的系统结构和基本组成。建立了基于光线追迹软件Trace Pro@的太阳光泵浦系统模型和基于有限元分析软件LASCAD@的激光谐振腔模型,为太阳光泵浦激光器的优化设计提供理论依据。以进一步提升激光器收集效率和输出光束质量为目标,对热效应问题进行了分析和研究。（2）开展了基于菲涅尔透镜会聚系统和抛物面反射镜会聚系统的太阳光泵浦激光振荡器实验研究,设计了液体光波导透镜、螺纹工艺晶体棒和键合型Nd:YAG/YAG晶体等优化方案。在地面太阳光辐射功率密度980W/m2的条件下,获得了目前国内外最高收集效率指标32.1W/m2的连续1064nm激光输出。（3）以激光谐振腔的纵模选择理论为依据,推导了激光器输出纵模个数与激光增益介质参数的关系。建立了基于Tracepro@和LASCAD@的微片激光器仿真模型,分析了增益介质内泵浦光的分布与吸收情况,研究了微片激光器的热效应、泵浦阈值功率和输出特性等。分别搭建LD泵浦和太阳光泵浦多频激光器系统,实验验证了激光器频率个数可控输出,分别获得了线宽16KHz的单频激光输出、频差约74.4GHz的双频激光输出和频差约34.3GHz的三频激光输出。（4）研究了太阳光泵浦激光放大器理论模型,数值分析了基于Nd:YAG激光增益介质的放大器阈值功率和系统增益。设计了键合型YAG/Nd:YAG/YAG激光放大器增益介质,对太阳光泵浦激光放大器系统的理论增益进行了计算并对影响增益的热效应问题进行了分析。搭建了太阳光泵浦YAG/Nd:YAG/YAG激光放大器实验系统,进行了激光放大器的实验研究。（5）开展了太阳光泵浦激光器的应用研究,研制适用于空间光通信系统的低阈值、高效率、高质量太阳泵浦激光振荡器,搭建自由空间激光通信系统,实现了速率不低于125Mbps、误码率低于10-6的高清视频信号实时传输,完成了基于太阳光泵浦激光振荡器的自由空间光通信地面演示实验。
赖柏衡[6]（2018）在《固体激光振荡器腔内自适应光学关键问题研究》文中研究说明自激光二极管泵浦出现以来,固体激光器在效率、体积、重量等方面有了突飞猛进的发展,在科研、医疗、工业、国防等诸多领域得到更广泛的应用,已成为最有发展潜力的激光器之一。固体激光结构形式主要分为放大器和谐振腔两种。近年来诸多领域对固体激光器提出了高光束质量、高功率体积比等要求,谐振腔的方案因其结构简单紧凑受到了高度重视。然而泵浦过程中不可避免的废热导致了腔内波前畸变,进而导致激光光束质量随泵浦功率的提升呈非线性下降。成为该种类固体激光器发展面临的重大挑战。为固体激光输出光束质量,论文基于自适应光学技术对腔内像差主动抑制技术开展了如下研究:首先,以物理光学为基础,根据自适应光学系统的结构形式不同,建立了包含增益介质、谐振腔和腔内自适应光学的两种激光器物理模型。第一,分析了传统无波前腔内自适应光学系统限制因素,给出了相应的优化方法,并建立了无波前腔内自适应光学系统激光器物理模型;第二,通过分析基于信标光探测的腔内自适应光学系统,建立了该系统的模型,并归纳了其控制方法。上述两种模型的建立,为分析腔内自适应光学的关键问题提供了必要的数值分析及仿真工具。其次,运用上述模型解决了腔内倾斜补偿研究。分析了现有腔内倾斜补偿方法及其不足,提出了一种基于指向控制的自适应内腔倾斜补偿方法,并采用该方法在一台固体激光器上开展了实验研究。最后,在分析现有腔内像差补偿方法基础上,提出了固体激光器腔内自适应光学的关键解决驻波腔内非共轭校正问题。从简化腔内自适应光学控制方法的角度出发,提出了一种含腔内自适应光学的环形负支非稳腔激光器方案,将腔内像差补偿的非线性问题转化为信标光共轭探测与补偿的线性控制问题,研制了环形负支共焦非稳腔激光器,开展了腔内校正仿真研究,结果表明提出方案可有效抑制腔内像差,提高输出光束质量。
晏虎[7]（2014）在《全固态激光腔内光束净化技术研究》文中研究说明全固态激光腔内光束净化技术是获得高平均功率、高光束质量、高效率激光输出的重要手段。但是腔内光束净化的理论研究并不完善，针对这一现状，本文利用Fox-Li数值迭代算法，明晰腔内光束净化对波前校正器像差校正能力的要求；建立腔内光束净化的数值仿真模型，为研究腔内净化提供参考；建立基于随机并行梯度下降（SPGD）算法全固态激光腔内光束净化装置，并与腔内光束净化数值分析结果进行对比。本文首先通过研究净化后残余像差对谐振腔的影响来确定对变形镜像差校正能力的要求。残余像差可以表征为一系列泽尼克多项式的加权叠加。仿真中改变某一阶次泽尼克多项式的权重因子，令其他阶次的权重因子为零，由Fox-Li数值迭代算法计算残余像差对谐振腔衍射损耗和光束质量的影响。数值分析表明为了获得近衍射极限的输出，残余像差的PV值应小于λ/10。从而明确了腔内光束净化对波前校正器像差校正能力的要求。然后基于Fox-Li数值迭代算法建立了激光腔内光束净化的数值仿真模型。本文使用SPGD算法作为控制算法进行腔内光束净化仿真。闭环仿真的结果表明，随着SPGD算法迭代次数的增加，输出光束质量逐渐接近衍射极限。最后建立了基于SPGD算法的全固态激光腔内光束净化闭环实验装置，并进行了净化实验，净化前激光器输出光束M21.92，净化后M21.22接近衍射极限。将实验数据与数值仿真模型所得结果进行对比，可知本文建立的腔内光束净化数值仿真模型能够反映出腔内光束净化的物理过程。
张骁[8]（2011）在《基于差分方程的激光谐振腔模式快速算法及其应用研究》文中研究指明目前我国正在开发的高能激光系统大型仿真平台主要由高能激光器输出性能计算模块、内光路光束传输仿真模块、自适应光学系统仿真模块、激光在大气中传输仿真模块以及激光与目标相互作用效能评估模块等组成。其中,高能激光器输出性能计算模块的主要功能是利用数值计算方法,根据谐振腔的几何参数及激光器的增益参数计算得到激光器输出模式的特征信息。由于高能激光系统对光束质量通常有很高要求,而光束质量与激光谐振腔内的光场模式密切相关,因此,高能激光器输出性能计算模块在整个仿真平台中具有重要地位,其计算结果可为高能激光系统的总体设计和谐振腔的设计提供重要指导。本文依据抛物型偏微分方程求解理论,分析了基于差分方程的有源非稳腔模式计算方法。传统的有限差分法在计算大曲率半径球面波传输时,为了保证结果的精确度,对采样点数目的要求很高,导致使用该方法对较大菲涅尔数的激光非稳腔进行模式计算时速度较慢。但本文应用移动矩阵法可以同时而非逐点求得光场复振幅矩阵,从而在采样点数目一定的情况下,显着提高差分算法对有源谐振腔模式进行计算时的速度;同时应用坐标变换法,将笛卡尔坐标系中球面波传输的问题转化为变换坐标系中平面波传输的问题,较大幅度的减少计算所需采样点数目。通过上述改进,使得计算方法在保留差分算法所拥有的计算有源腔结果精确、可信等特点的同时大幅度的提高了计算效率,从而实现了适用于较大菲涅尔数有源非稳腔的快速算法。通过与相关参考文献中的菲涅尔衍射、夫朗和费衍射以及空腔条件下和非均匀增益条件下的非稳腔模式计算结果进行对比,验证了该快速算法的正确性。利用本文提出的基于差分方程的有源非稳腔模式快速计算方法,研究了HF化学激光器增益模块在谐振腔中的位置对输出功率影响、MOPA结构的HF化学激光器增益模块长高比和输出端光束整形对输出功率与放大级提取效率影响。由数值计算的结果可以得出:对于MOPA结构HF化学激光器而言,为获得更大的输出功率可采取以下措施:增益模块与共焦非稳腔凹面镜之间的距离应当在工程允许的范围内尽可能取小;在增益体积不变的情况下,适度增大增益模块在垂直于流场方向的尺寸。此外,在主振荡级输出端将光束旋转180°可以在不影响放大级提取效率和输出功率的情况下,使光束光强分布的均匀性有所改进,进而降低腔镜的高阶热畸变。本文所编制的有源非稳腔模式快速计算程序已经应用于大功率HF激光器的设计优化。本文建立了基于q参数传输的适用于有源稳定腔模式计算的差分算法,使用该算法对采用平-凹腔的电激励HF化学激光器的模式进行了计算,并与实验结果进行了对比,验证了程序的正确性。
秦应雄[9]（2008）在《大增益区高功率激光谐振腔的研究》文中研究说明激光谐振腔是激光系统的核心部件,合理的谐振腔设计可以提高输出功率和改善光束质量。为了获得高功率和高光束质量的激光输出,论文对大增益区激光谐振腔进行了理论和实验研究。论文的主要内容包括:（1）建立了大菲涅尔系数激光谐振腔模式的数值计算模型,分析了不同有限元离散方法对模式计算精度和效率的影响,提出了一种等间距等面积的有限元离散方法。同时,提出了大菲涅尔系数激光谐振腔横模竞争占优模式判别方法,即光腔传输矩阵特征值γ的绝对值与激光光斑有效面积系数η0.05的乘积为模式鉴别因子σ,模式鉴别因子σ大的模式竞争占优势,并在多种激光谐振腔实验中验证了该方法的正确性。通过一个特定的光学聚焦系统,利用柯林斯公式建立了计算输出光束质量参数（包括聚焦光斑半径、光束远场发散角、M2因子等）的数值模型。（2）建立了一种基于二维衍射积分方程的非圆形光阑激光谐振腔的理论模型,方形光阑激光谐振腔的模式计算结果表明,除了存在分离变量方法获得规则分布模式外,还存在分离变量方法不能得到的旋转对称分布模式、十字架形分布模式和对角线对称分布模式。理论和实验研究了方形光阑、矩形光阑和三角形光阑激光谐振腔的光束特性,分别获得了TEM99模方形光斑、TEM0-11模矩形光斑和六边形光斑。对28mm×28mm方形光阑和直径为28mm圆形光阑进行了比较实验,在不增加发散角的情况下,方形光阑的激光输出功率高,在45#钢的激光相变淬火中获得了更加均匀的相变硬化区。（3）提出了一类全新的环形凹面镜激光谐振腔,系统地研究了不同光阑半径、不同曲率半径对输出光束的影响,并与平凹稳定腔进行比较。对于腔长为3m,曲率半径为15m的环形凹面镜激光谐振腔,当光阑半径为16mm时,菲涅尔系数高达8左右,获得了高光束质量的环形分布光束,其M2因子为1.1613,光束远场发散角（全角）为0.75mrad。环形凹面镜曲率半径变化对输出光束的光斑尺寸、远场发散角、聚焦特性,以及M2因子等影响不大。而当平凹稳定腔的反射镜曲率半径由10m变化到50m时,输出光束模式由TEM04模变化为TEM01模。（4）在2kW横流CO2激光器上进行了的相同光阑尺寸的环形凹面镜激光谐振腔、平凹稳定腔和平行平面腔的对比实验,在5A的放电电流激励下,分别获得了1820W的环形分布光束、1860W的TEM06模光斑和1000W的近似TEM03模光斑。环形分布光束以1m/min的扫描速度进行不锈钢的焊接,焊接熔深超过2.4mm。而平凹稳定腔和平行平面腔的输出光束不能进行深穿透焊接。（5）理论和实验研究了高功率横流CO2激光器折叠腔低阶模输出光束特性,提出了外桥内腔式折叠腔的动态补偿调整方法,解决了光腔失调问题,开发了高稳定性的N型三折激光谐振腔,成功应用于汽车安全气囊气体发生器三工位激光焊接系统中。
李宏棋[10]（2007）在《角隅和直角内圆锥面全反镜激光谐振腔》文中进行了进一步梳理高能激光的产生﹑传输和应用是现代激光技术和光学工程的重要发展方向。高能激光器设计中的主要问题是,如何在高热负载下保持光学谐振腔的稳定;如何获得尽可能大的模体积和好的横模鉴别能力,以实现高功率单模运转,从而既能从激活物质中高效率地提取能量,又能保持高的光束质量。本论文讨论了高能激光的主要特性,分析了角隅反射镜和直角内圆锥面反射镜的光学特性以及制造误差对反射镜光学性质的影响,设计了用于高能激光器的角隅反射镜和直角内圆锥面反射镜,提出了采用角隅反射镜和直角内圆锥面反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成的两种新型激光谐振腔,并从理论和实验两方面研究了角隅全反镜谐振腔和直角内圆锥面全反镜谐振腔的输出特性。主要研究结果有:（1）角隅腔和直角内圆锥腔输出能量大。两种谐振腔激光器的单脉冲输出能量与放电电压均呈线性关系,在放电电压28kv时,角隅腔和直角内圆锥腔单脉冲输出能量分别为14.6J和25.5J,和相同条件下的平凹腔输出相当。（2）角隅腔和直角内圆锥腔抗失调能力强。在角隅全反镜失调角为53.4角分时,角隅腔激光器的单脉冲输出能量下降9.2%,在直角内圆锥面全反镜失调角为46.8角分时,直角内圆锥腔激光器的单脉冲输出能量下降24%;全反镜失调时两种谐振腔的近场输出光斑均没有明显变化。（3）角隅腔和直角内圆锥腔光束指向稳定性高。在输出镜正前方近3m处用热敏纸测量,当角隅全反镜和直角内圆锥全反镜分别偏转56.4角分和18角分时,激光器输出光斑均与不失调时的输出光斑重合。（4）角隅腔和直角内圆锥腔激光器近场光强分布均匀。角隅全反镜谐振腔和直角内圆锥面全反镜谐振腔结构简单,抗失调能力强,指向稳定性高,可以达到改善高能激光器光束质量的目的,特别适用于对光束稳定性有特殊要求的应用领域。
二、自适应激光谐振腔模型的建立（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、自适应激光谐振腔模型的建立（论文提纲范文）
（1）多点式光纤激光超声换能与自适应FBG超声探测的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 超声换能器的发展现状 |
| 1.2.1 超声换能器的研究概况 |
| 1.2.2 超声换能器存在的问题 |
| 1.3 超声探测器的发展现状 |
| 1.3.1 超声探测器解调方案研究状况 |
| 1.3.2 多点光纤超声探测的研究现状 |
| 1.3.3 光纤激光超声探测器存在的问题 |
| 1.4 本文的研究体系及内容安排 |
| 第2章 光纤激光超声换能及探测基本理论 |
| 2.1 光纤激光超声换能器的理论分析 |
| 2.1.1 光纤激光超声换能器工作原理分析 |
| 2.1.2 软件仿真基础 |
| 2.2 掺铒光纤激光器的物理模型 |
| 2.2.1 掺铒光纤激光器的静态模型 |
| 2.2.2 掺铒光纤激光器动态模型 |
| 2.3 FBG激光超声探测理论分析 |
| 2.3.1 FBG超声探测基本原理 |
| 2.3.2 基于FBG匹配滤波的激光超声探测原理 |
| 2.3.3 FBG超声探测方向特性 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 多点能量均衡光纤激光超声换能器的研究 |
| 3.1 多点光纤激光超声换能器的理论分析 |
| 3.1.1 超声换能点数目的研究 |
| 3.1.2 非线性效应的影响分析 |
| 3.2 超声换能物理系统简介 |
| 3.2.1 全光纤多点激光超声换能系统 |
| 3.2.2 超声换能测试系统 |
| 3.3 基于花生锥结构的多点光纤激光超声换能器 |
| 3.3.1 花生锥结构理论分析 |
| 3.3.2 花生锥结构制备方法 |
| 3.3.3 花生锥换能器的实验装置 |
| 3.3.4 花生锥换能器的换能性能 |
| 3.3.5 多点花生锥超声换能同步测量 |
| 3.3.6 花生锥换能器的弯曲灵敏度 |
| 3.4 基于无芯光纤结构的多点光纤激光超声换能器 |
| 3.4.1 无芯光纤结构理论分析 |
| 3.4.2 无芯光纤结构制备方法 |
| 3.4.3 无芯光纤结构换能器实验装置 |
| 3.4.4 无芯光纤结构换能器的换能性能 |
| 3.4.5 不同光纤微结构的机械性能对比 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 多波长掺铒光纤激光器的研究 |
| 4.1 基于FBG扫描式的波长连续切换掺铒光纤激光器 |
| 4.1.1 FBG扫描式掺铒光纤激光器工作原理 |
| 4.1.2 FBG扫描式的多波长特性 |
| 4.2 可调谐光滤波器的逐点切换掺铒光纤激光器 |
| 4.2.1 可调谐光滤波器型激光器工作原理 |
| 4.2.2 可调谐光滤波器型激光器的多波长特性 |
| 4.3 基于强度相关损耗效应的多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.3.1 强度相关损耗的多波长工作原理 |
| 4.3.2 基于强度相关损耗的多波长特性 |
| 4.3.3 基于强度相关损耗的FBG多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.4 基于腔损调制的多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.4.1 基于腔损调制的工作原理 |
| 4.4.2 基于腔损调制的多波长特性 |
| 4.5 基于偏振相关损耗的多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.5.1 偏振相关损耗工作原理 |
| 4.5.2 偏振相关损耗理论分析 |
| 4.5.3 偏振相关损耗的多波长特性 |
| 4.5.4 偏振相关损耗的波长切换时间 |
| 4.6 基于偏振烧孔效应的多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.6.1 偏振烧孔效应工作原理 |
| 4.6.2 偏振烧孔效应理论分析 |
| 4.6.3 基于偏振烧孔效应的多波长特性 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 基于多波长激光FBG超声探测器的研究 |
| 5.1 基于FBG扫描式激光器的多通道超声探测器 |
| 5.1.1 掺铒光纤激光器理论模型及其动态特性 |
| 5.1.2 多通道超声探测器的实验装置 |
| 5.1.3 多通道超声探测器超声探测结果分析 |
| 5.2 基于可调谐光滤波器的多通道自适应FBG超声探测器 |
| 5.2.1 基于可调谐光滤波器的实验装置简介 |
| 5.2.2 基于可调谐光滤波器的探测分析 |
| 5.2.3 基于可调谐光滤波器的自适应分析 |
| 5.2.4 基于可调谐光滤波器的方向特性 |
| 5.3 基于腔损调制的双通道FBG超声探测器 |
| 5.3.1 基于腔损调制的实验装置 |
| 5.3.2 基于腔损调制的超声探测结果分析 |
| 5.4 基于偏振相关损耗的激光器动态特性研究 |
| 5.4.1 基于偏振相关损耗的激光器动态特性分析 |
| 5.4.2 基于偏振相关损耗的多通道超声探测实验 |
| 5.5 基于偏振烧孔效应的多点FBG超声探测器 |
| 5.5.1 基于偏振烧孔效应的激光器动态特性分析 |
| 5.5.2 基于偏振烧孔效应的实验装置 |
| 5.5.3 基于偏振烧孔效应的多点超声探测分析 |
| 5.5.4 基于偏振烧孔效应的多点自适应性分析 |
| 5.6 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 常用缩写词 |
| 攻读博士学位期间取得创新性成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）激光远距离探测的若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 激光三维成像技术的国内外研究现状 |
| 1.2.1 探测用激光光源的国内外研究现状 |
| 1.2.2 激光三维成像体制的国内外研究现状 |
| 1.3 激光三维成像技术在各领域中的应用 |
| 1.3.1 激光三维成像技术在军事科研领域中的应用 |
| 1.3.2 激光三维成像技术在民用科技领域中的应用 |
| 1.4 本文的主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 探测用双波长激光光源设计与性能分析 |
| 2.1 最优化双晶体激光器设计及其输出特性分析 |
| 2.1.1 Nd:YAG与Nd:YVO4晶体特性分析 |
| 2.1.2 双晶体激光器最优化设计 |
| 2.1.3 双晶体激光器输出特性分析 |
| 2.2 1064nm脉冲激光器设计及其输出特性分析 |
| 2.2.1 1064nm脉冲激光器设计 |
| 2.2.2 输出功率特性分析 |
| 2.2.3 光束质量特性分析 |
| 2.2.4 脉冲宽度特性分析 |
| 2.2.5 输出功率稳定性分析 |
| 2.2.6 输出光偏振特性分析 |
| 2.3 532nm脉冲激光器设计及其输出特性分析 |
| 2.3.1 532nm脉冲激光器设计 |
| 2.3.2 输出功率特性分析 |
| 2.3.3 光束质量特性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高功率固体激光器光束质量的影响因素研究 |
| 3.1 谐振腔镜面质量对激光器极限光束质量的影响 |
| 3.1.1 光场运动方程的矩阵表示 |
| 3.1.2 光场自变换矩阵的微扰形式 |
| 3.1.3 极限光束质量的计算方法 |
| 3.1.4 计算结果与分析 |
| 3.2 多子光束相干发射系统 |
| 3.2.1 多子光束相干发射模型 |
| 3.2.2 空间结构光分布特性 |
| 3.2.3 相干发射系统的抖动与控制 |
| 3.2.4 基于多子光束干涉的时空域融合制导应用 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于脉冲切片的脉冲激光三维成像技术 |
| 4.1 脉冲切片激光三维成像技术的基本原理 |
| 4.2 脉冲切片激光三维成像曝光过程分析 |
| 4.3 脉冲切片激光三维成像噪声处理方法 |
| 4.3.1 基本噪声处理方案 |
| 4.3.2 激光脉冲波形随机噪声的深入分析 |
| 4.4 三维成像实验 |
| 4.4.1 实验设计 |
| 4.4.2 实验结果 |
| 4.5 基于全光场脉冲宽度测量的优化实验 |
| 4.5.1 全光场脉冲宽度测量方法 |
| 4.5.2 优化实验结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 谐振腔模式竞争对激光三维成像高频噪声的影响研究 |
| 5.1 谐振腔模式竞争对激光脉冲高频噪声的影响 |
| 5.1.1 多纵模分布对激光脉冲高频噪声的影响 |
| 5.1.2 多横模分布对激光脉冲高频噪声的影响 |
| 5.2 脉冲波形高频降噪实验 |
| 5.2.1 实验装置设计 |
| 5.2.2 脉冲波形高频噪声分析 |
| 5.2.3 脉冲波形降噪结果 |
| 5.3 三维重建高频降噪结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于脉冲切片的激光三维成像样机的系统测试 |
| 6.1 样机的基本结构 |
| 6.2 三维成像实验样机技术指标的测试方法及测试结果 |
| 6.2.1 距离分辨率的测试 |
| 6.2.2 成像景深的测试 |
| 6.2.3 视场角的测试 |
| 6.2.4 最小距离分辨率的测试 |
| 6.3 雾霾环境下实验样机的测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文的主要研究结果 |
| 7.1.1 基于Nd:YAG/Nd:YVO_4双晶体的探测用双波长脉冲激光器设计 |
| 7.1.2 谐振腔镜面质量对高功率激光器极限光束质量的影响研究 |
| 7.1.3 基于多子光束干涉的空间结构光发射方法 |
| 7.1.4 基于脉冲切片的脉冲激光三维成像体制研究 |
| 7.1.5 谐振腔模式竞争对激光三维成像高频噪声的影响研究 |
| 7.1.6 基于脉冲切片的激光三维成像实验样机的系统测试 |
| 7.2 论文的主要创新点 |
| 7.3 论文存在的不足及对今后工作的展望 |
| 7.3.1 论文存在的不足之处 |
| 7.3.2 需要进一步研究的问题 |
| 7.3.3 激光三维成像系统的应用前景 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）近简并条件下非线性频率下转换光束特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 图像光学参量放大的研究现状 |
| 1.3 相位敏感放大技术的研究现状 |
| 1.4 微弱信标信号畸变波前探测的新方案 |
| 1.4.1 携带轨道角动量光束及其非线性频率转换 |
| 1.4.2 波前探测新方案的具体思路 |
| 1.5 本论文的主要内容安排 |
| 第二章 二阶非线性效应的相关理论 |
| 2.1 二阶非线性过程中的耦合波方程 |
| 2.2 准相位匹配的基本原理 |
| 2.3 准相位匹配光参量放大中的参量允许范围 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 准相位匹配简并条件下的光束发散特性 |
| 3.1 准相位匹配简并光参量产生实验 |
| 3.2 输出光束的发散特性及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 准相位匹配非简并/简并条件下的多波长输出特性 |
| 4.1 准相位匹配非简并光参量过程中的多波长输出 |
| 4.1.1 实验设置 |
| 4.1.2 实验结果与讨论 |
| 4.2 准相位匹配简并光参量过程中的多波长输出 |
| 4.2.1 实验设置 |
| 4.2.2 实验结果与讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 携带轨道角动量光束生成方式的初步探索 |
| 5.1 基于SLM生成LG模式光束 |
| 5.1.1 实验设置 |
| 5.1.2 实际产生效果 |
| 5.2 基于涡旋相位片生成涡旋光束 |
| 5.2.1 实验设置以及实际产生效果 |
| 5.2.2 对涡旋光束进行光参量放大的初步尝试 |
| 5.3 基于激光谐振腔生成LG模式光束 |
| 5.3.1 实验设置 |
| 5.3.2 实际产生效果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文的主要研究内容 |
| 6.2 论文的主要创新点 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（4）光纤激光器研制及其在全光调制信号分析仪中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 全光采样研究概况 |
| 1.3 采样脉冲光源发展现状 |
| 1.4 论文内容和结构 |
| 2 超短脉冲光纤激光器研究 |
| 2.1 发展现状 |
| 2.2 锁模技术 |
| 2.3 孤子脉冲 |
| 2.4 矢量孤子 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 光纤激光器中标矢量孤子演化特性 |
| 3.1 孤子的偏振特性 |
| 3.2 标矢量混合输出光纤激光器 |
| 3.3 标矢量可切换输出光纤激光器 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 波长可调谐孤子光纤激光器 |
| 4.1 发展现状 |
| 4.2 关键技术 |
| 4.3 光纤激光器结构 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 孤子光纤激光器稳定性 |
| 5.1 全保偏锁模方法 |
| 5.2 全保偏锁模光纤激光器设计 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全光调制信号分析仪 |
| 6.1 高速光电信号分析仪发展现状 |
| 6.2 采样脉冲激光器 |
| 6.3 宽带线性全光采样原理 |
| 6.4 宽谱128Gbps PDM-QPSK光信号实时测量 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 1 攻读博士学位期间取得成果目录 |
| 附录 2 英文缩写词中文翻译 |
（5）太阳光泵浦固体激光器及应用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太阳光泵浦激光器的研究背景及意义 |
| 1.2 太阳光泵浦激光器的应用前景 |
| 1.2.1 空间激光通信 |
| 1.2.2 激光途径空间太阳能电站 |
| 1.2.3 空间激光无线能量传输 |
| 1.3 太阳光泵浦固体激光器的研究进展 |
| 1.3.1 太阳光泵浦激光振荡器 |
| 1.3.2 太阳光泵浦多频激光器 |
| 1.3.3 太阳光泵浦激光放大器 |
| 1.4 本论文主要内容 |
| 第2章 太阳光泵浦固体激光器理论研究 |
| 2.1 固体激光增益介质 |
| 2.2 激光器能量转换研究 |
| 2.3 Nd:YAG激光器连续运转模型 |
| 2.3.1 激光速率方程 |
| 2.3.2 阈值功率和输出功率 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 太阳光泵浦固体激光器系统建模 |
| 3.1 基于Trace Pro@的泵浦系统建模 |
| 3.1.1 太阳光源建模 |
| 3.1.2 会聚系统建模 |
| 3.1.3 光线追迹与体量分析 |
| 3.2 基于LASCAD@的激光器谐振腔建模 |
| 3.2.1 有限元分析 |
| 3.2.2 激光谐振腔建模 |
| 3.2.3 激光光束传输(BPM)运算 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 太阳光泵浦激光振荡器研究 |
| 4.1 太阳光泵浦激光振荡器系统组成 |
| 4.1.1 会聚系统设计 |
| 4.1.2 激光增益介质热效应分析 |
| 4.2 菲涅尔透镜会聚太阳光泵浦激光振荡器实验研究 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 实验结果与分析 |
| 4.3 抛物面反射镜会聚太阳光泵浦激光振荡器实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 太阳光泵浦多频激光器研究 |
| 5.1 多频激光振荡理论 |
| 5.2 多频激光器系统设计 |
| 5.2.1 聚光系统 |
| 5.2.2 激光谐振腔 |
| 5.2.3 温控结构 |
| 5.3 多频激光器系统建模 |
| 5.4 微片型Nd:YAG多频激光器实验研究 |
| 5.4.1 LD泵浦Nd:YAG微片多频激光实验研究 |
| 5.4.2 太阳光泵浦Nd:YAG微片多频激光实验研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 太阳光泵浦激光放大器研究 |
| 6.1 太阳光泵浦激光放大器理论研究 |
| 6.1.1 放大器阈值分析 |
| 6.1.2 放大器增益 |
| 6.2 太阳光泵浦激光放大器系统设计与建模 |
| 6.2.1 激光放大器系统设计 |
| 6.2.2 激光增益介质温度特性研究 |
| 6.3 太阳光泵浦激光放大器实验研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 -太阳光泵浦固体激光器空间通信应用研究 |
| 7.1 基于太阳光泵浦激光振荡器空间光通信实验研究 |
| 7.1.1 太阳光泵浦激光振荡器设计 |
| 7.1.2 激光通信发射/接收机 |
| 7.1.3 空间光通信地面演示实验 |
| 7.2 太阳光泵浦激光放大器与多频激光器的通信应用概念设计 |
| 7.3 本章小结 |
| 结论 |
| 1 主要研究工作 |
| 2 主要创新点 |
| 3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）固体激光振荡器腔内自适应光学关键问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光概述 |
| 1.1.1 激光与受激辐射放大 |
| 1.1.2 光学谐振腔与模式 |
| 1.2 固体激光器现状及趋势 |
| 1.2.1 固体激光器的基本概念 |
| 1.2.2 激光光束质量评价指标 |
| 1.2.3 固体激光热效应问题 |
| 1.2.4 功率放大技术路线的发展趋势 |
| 1.3 固体激光振荡器腔内自适应光学关键问题 |
| 1.3.1 自适应光学在固体激光中应用 |
| 1.3.2 腔内自适应光学关键问题 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第2章 包含腔内自适应光学系统的激光器模型 |
| 2.1 激光畸变波前的描述 |
| 2.2 无波前腔内自适应光学的激光器模型 |
| 2.2.1 无波前腔内自适应系统及其限制因素 |
| 2.2.2 包含腔内校正器的谐振腔模型 |
| 2.3 基于波前探测腔内自适应光学的激光器模型 |
| 2.3.1 波前传感器与激光波前复原 |
| 2.3.2 波前畸变校正过程 |
| 2.3.3 基于波前探测腔内自适应光学的激光器模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 自适应腔内倾斜补偿方法研究 |
| 3.1 当前腔内倾斜补偿方法限制因素与优化思路 |
| 3.2 基于直接探测的自适应腔内倾斜校正方法 |
| 3.2.1 腔内倾斜补偿策略分析 |
| 3.2.2 腔内倾斜补偿控制方法法 |
| 3.3 自适应腔内倾斜补偿实验结果 |
| 3.3.1 静态倾斜补偿实验结果 |
| 3.3.2 腔内和腔外激光指向控制补偿对比实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 腔内自适应像差补偿方法研究 |
| 4.1 现有腔内像差补偿技术路线分析 |
| 4.1.1 基于优化控制算法的无波前腔内自适应光学 |
| 4.1.2 基于信标光探测的腔内自适应光学 |
| 4.1.3 两种腔内自适应光学技术路线的思考 |
| 4.2 行波非稳腔内自适应光学技术研究 |
| 4.2.1 谐振腔与腔内自适应光学统筹优化思路 |
| 4.2.2 腔内像差补偿控制方法分析 |
| 4.3 包含腔内自适应光学的板条固体激光器谐振腔设计 |
| 4.3.1 板条增益介质像差的测量 |
| 4.3.2 环形负支共焦非稳腔参数的选择 |
| 4.3.3 自适应光学系统参数选择 |
| 4.3.4 腔内像差校正仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 论文主要研究内容 |
| 5.2 论文工作创新点 |
| 5.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）全固态激光腔内光束净化技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 全固态激光净化技术的提出和分类 |
| 1.2 自适应光学技术概述 |
| 1.2.1 自适应光学系统的基本结构 |
| 1.2.2 像差的泽尼克多项式描述 |
| 1.2.3 腔内光束净化的两种类型 |
| 1.2.4 随机并行梯度下降算法简介 |
| 1.3 光束质量概述 |
| 1.3.1 点目标成像评价指标 |
| 1.3.2 光束衍射极限倍数因子 |
| 1.3.3 光束质量传输因子理论 |
| 1.3.4 亮度 |
| 1.4 腔内光束净化技术进展 |
| 1.5 腔内光束净化技术面临的挑战 |
| 1.6 本论文的主要内容和章节安排 |
| 第2章 增益介质热效应分析与测量 |
| 2.1 连续工作固体激光介质热效应理论分析 |
| 2.2 固体激光介质热透镜效应的数值分析 |
| 2.3 直接测量法测量热透镜焦距 |
| 2.4 哈特曼波前传感器测量热透镜效应 |
| 2.4.1 哈特曼波前传感器原理 |
| 2.4.2 哈特曼波前传感器测量实验装置 |
| 2.4.3 增益介质热透镜像差特性 |
| 2.4.4 热透镜的光焦度 |
| 2.4.5 热透镜的高阶像差 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 热透镜效应对谐振腔影响的分析 |
| 3.1 畸变谐振腔模型介绍 |
| 3.2 激光谐振腔的几何光学分析 |
| 3.3 畸变激光谐振腔的本征模式 |
| 3.3.1 矩阵特征值法 |
| 3.3.2 理想球面腔本征模式 |
| 3.3.3 像差对谐振腔的影响 |
| 3.4 畸变谐振腔输出光束特性分析 |
| 3.4.1 Fox-Li 数值迭代计算方法 |
| 3.4.3 理想腔输出光束特性 |
| 3.4.4 泽尼克像差对谐振腔影响 |
| 3.4.5 畸变腔输出光束特性 |
| 3.5 腔内光束净化对波前校正器的要求 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于无波前传感器的腔内光束净化仿真分析 |
| 4.1 腔内光束净化系统结构 |
| 4.2 基于 SPGD 算法的腔内光束净化仿真模型 |
| 4.3 基于 SPGD 算法的腔内光束净化仿真 |
| 4.4 SPGD 算法参数对控制效果的影响 |
| 4.5 桶中功率桶半径对控制效果的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于 SPGD 算法的全固态激光腔内光束净化实验 |
| 5.1 实验系统及器件参数介绍 |
| 5.1.1 自适应激光谐振腔 |
| 5.1.2 自适应光学控制模块 |
| 5.1.3 激光功率和 M~2 |
| 5.2 实验方法和步骤 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 腔内无限模小孔 |
| 5.3.2 腔内有限模小孔 |
| 5.3.3 腔内光束净化提升了输出光束亮度 |
| 5.4 实验现象与数值结果的对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 本文的主要创新点 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）基于差分方程的激光谐振腔模式快速算法及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外相关研究的历史与现状 |
| 1.2.1 激光谐振腔衍射积分理论与模式计算的数值迭代方法 |
| 1.2.2 非稳谐振腔的模式特征与模式计算的方法 |
| 1.2.3 其它激光谐振腔模式计算的方法 |
| 1.3 主要研究内容与论文组织结构 |
| 第二章 抛物型偏微分方程差分求解理论 |
| 2.1 有限差分方法的基本概念 |
| 2.1.1 网格剖分与有限差分格式的建立 |
| 2.1.2 有限差分格式的相容性、收敛性及稳定性 |
| 2.2 三维抛物型偏微分方程Du Fort-Frankel 格式差分解法 |
| 2.2.1 Du Fort-Frankel 差分格式的建立 |
| 2.2.2 Du Fort-Frankel 差分格式与抛物型偏微分方程的相容性 |
| 2.2.3 Du Fort-Frankel 差分格式的收敛性与稳定性 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 非稳腔模式计算的快速算法及其应用研究 |
| 3.1 非稳腔模式计算的快速差分算法 |
| 3.1.1 基于Du Fort-Frankel 差分格式的有源非稳腔模式计算模型 |
| 3.1.2 移动矩阵法 |
| 3.1.3 坐标变换法 |
| 3.1.4 有源非稳腔模式计算流程 |
| 3.2 有源非稳腔模式快速算法的验证 |
| 3.2.1 算法的衍射计算验证 |
| 3.2.2 空腔条件下的计算结果与对比分析 |
| 3.2.3 有源腔条件下的计算结果与对比分析 |
| 3.3 非稳腔模式计算快速差分算法的应用 |
| 3.3.1 HF 化学激光器增益模块位置对输出功率影响的研究 |
| 3.3.2 HF 化学激光器增益模块长高比对MOPA 激光器性能的影响 |
| 3.3.3 光束旋转对MOPA 激光器性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 稳定腔模式计算的快速算法研究与实验验证 |
| 4.1 稳定腔模式计算理论基础 |
| 4.1.1 光学中的矩阵方法 |
| 4.1.2 高斯光束及其基本性质 |
| 4.1.3 基于光腔本征方程的稳定腔模式理论 |
| 4.2 基于q 参数传输的有源稳定腔模式的差分算法 |
| 4.2.1 基于q 参数差分传输的有源稳定腔模式计算模型 |
| 4.2.2 有源稳定腔模式计算流程 |
| 4.3 HF 化学激光器小信号增益测量 |
| 4.3.1 小信号增益测量的方法 |
| 4.3.2 小信号增益测量系统简介 |
| 4.3.3 HF 化学激光器小信号增益测量实验 |
| 4.4 稳定腔HF 化学激光器输出光场的数值计算与实验验证 |
| 4.4.1 使用稳定腔的HF 化学激光器输出光场的数值计算 |
| 4.4.2 计算结果的实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文完成的工作 |
| 5.2 进一步工作 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）大增益区高功率激光谐振腔的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 高功率CO_2 激光器的发展概况 |
| 1.2 高功率CO_2 激光器谐振腔的发展趋势 |
| 1.3 激光谐振腔的理论分析方法研究 |
| 1.4 论文的目的、主要工作与结构安排、意义 |
| 2 高功率CO_2 激光器实验系统 |
| 2.1 高功率连续电激励横流CO_2 激光器 |
| 2.2 光束质量检测装置 |
| 2.3 激光焊接系统 |
| 3 大菲涅尔系数激光谐振腔理论计算 |
| 3.1 激光谐振腔的模式计算 |
| 3.2 有限元离散法研究 |
| 3.3 横模竞争占优模式判别方法 |
| 3.4 光束质量参数计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 非圆形光阑激光谐振腔的研究 |
| 4.1 非圆形光阑反射镜之间的距离公式 |
| 4.2 方形光阑、矩形光阑激光谐振腔 |
| 4.3 等边三角形光阑激光谐振腔 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 环行凹面镜激光谐振腔的研究 |
| 5.1 环行凹面反射镜激光谐振腔的模拟 |
| 5.2 环行凹面反射镜激光谐振腔的特性分析 |
| 5.3 环行凹面反射镜激光谐振腔的实验研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 折叠激光谐振腔及焊接应用研究 |
| 6.1 折叠激光谐振腔的理论分析 |
| 6.2 折叠激光谐振腔的实验研究 |
| 6.3 激光焊接汽车安全气囊气体发生器的工艺研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间授权和申请的发明专利目录 |
| 附录3 攻读博士学位期间参与的科研活动及获奖 |
（10）角隅和直角内圆锥面全反镜激光谐振腔（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 高能激光武器 |
| 1.1.1 中红外先进化学激光器(MIRACL)激光武器系统 |
| 1.1.2 氧碘化学激光器（COIL）机载激光武器系统 |
| 1.1.3 高能固体激光武器（J-HPSSL） |
| 1.2 激光推进技术 |
| 1.2.1 激光推进技术的现状及发展 |
| 1.2.2 用于激光推进的高功率激光器的选择 |
| 1.3 工业激光器与激光加工 |
| 1.4 论文写作结构和本论文的工作 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 强激光的物理特性与光束质量 |
| 2.1 强激光的主要特性 |
| 2.2 激光光束质量 |
| 2.3 高能激光系统能力的物理限制和全程光束质量控制 |
| 2.4 光学谐振腔与光束质量 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 角隅和直角内圆锥面反射镜的光学性质 |
| 3.1 角隅反射镜的光学性质 |
| 3.1.1 反射定律的矢量式和矩阵式 |
| 3.1.2 角隅反射镜的光学特性 |
| 3.1.3 角隅反射镜的逆向反射性质 |
| 3.1.4 角隅反射镜直角误差对反射光束的影响 |
| 3.1.5 角隅反射镜的有效反射区 |
| 3.1.6 角隅反射镜的直角面面形问题 |
| 3.1.7 角隅反射镜的远场衍射特性 |
| 3.2 圆锥反射镜的光学性质 |
| 3.2.1 直角反射镜和全反射棱镜的光学性质 |
| 3.2.2 直角内圆锥面反射镜的光学性质 |
| 3.3 角隅反射镜的制造工艺 |
| 3.3.1 角隅反射镜和直角内圆锥反射镜的结构和光学性质 |
| 3.3.2 角隅反射镜和角锥棱镜制造工艺的比较 |
| 3.4 直角内圆锥面反射镜的制造工艺 |
| 3.4.1 直角圆锥棱镜与直角内圆锥面反射镜的比较 |
| 3.4.2 超精密加工和金刚石切削技术 |
| 3.4.3 直角内圆锥面反射镜的制造工艺 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 角隅和直角内圆锥面全反镜激光谐振腔 |
| 4.1 角隅全反镜激光谐振腔模式的数值模拟 |
| 4.1.1 角隅全反镜激光谐振腔的结构 |
| 4.1.2 角隅反射镜谐振腔的模式 |
| 4.1.3 数值模拟结果分析 |
| 4.2 直角内圆锥面全反镜激光谐振腔的模式 |
| 4.2.1 直角内圆锥面全反镜激光谐振腔的结构 |
| 4.2.2 直角内圆锥面全反镜光学谐振腔的模式 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 实验研究与结果分析 |
| 5.1 角隅全反镜光学谐振腔激光器的输出特性 |
| 5.1.1 实验装置 |
| 5.1.2 实验结果和分析 |
| 5.1.3 讨论与结论 |
| 5.2 直角内圆锥面全反镜光学谐振腔激光器的输出特性 |
| 5.2.1 引言 |
| 5.2.2 试验装置 |
| 5.2.3 试验结果 |
| 5.2.4 讨论与结论 |
| 5.3 直角内圆锥面全反镜折叠腔激光器的输出特性 |
| 5.3.1 试验装置 |
| 5.3.2 实验结果和分析 |
| 5.3.3 讨论与结论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 角隅和直角内圆锥面全反镜谐振腔的比较 |
| 6.1 全反镜失调对比 |
| 6.2 输出镜失调对比 |
| 6.3 指向稳定性的对比 |
| 6.4 热敏纸光斑对比 |
| 6.5 全反镜和平面镜失调对比 |
| 6.6 平凹腔凹面镜和平面镜的失调比较 |
| 6.7 光强分布测量原理和测量结果分析 |
| 6.8 讨论与结论 |
| 6.9 直角内圆锥面反射镜的改进 |
| 6.10 本章小结 |
| 7 结束语 |
| 7.1 论文的主要创新点 |
| 7.2 新型激光谐振腔的应用展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间授权的发明专利目录 |
四、自适应激光谐振腔模型的建立（论文参考文献）
- [1]多点式光纤激光超声换能与自适应FBG超声探测的研究[D]. 李苑. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]激光远距离探测的若干关键技术研究[D]. 吴梦瑶. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [3]近简并条件下非线性频率下转换光束特性研究[D]. 赵维. 国防科技大学, 2019(02)
- [4]光纤激光器研制及其在全光调制信号分析仪中的应用[D]. 吴志超. 华中科技大学, 2019(03)
- [5]太阳光泵浦固体激光器及应用的研究[D]. 关哲. 北京理工大学, 2018(06)
- [6]固体激光振荡器腔内自适应光学关键问题研究[D]. 赖柏衡. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2018(01)
- [7]全固态激光腔内光束净化技术研究[D]. 晏虎. 中国科学院研究生院（光电技术研究所）, 2014(10)
- [8]基于差分方程的激光谐振腔模式快速算法及其应用研究[D]. 张骁. 国防科学技术大学, 2011(07)
- [9]大增益区高功率激光谐振腔的研究[D]. 秦应雄. 华中科技大学, 2008(12)
- [10]角隅和直角内圆锥面全反镜激光谐振腔[D]. 李宏棋. 华中科技大学, 2007(05)