強(qiáng)激光腔鏡溫升對腔幾何參數(shù)和光場特性的影響.pdf

1、非穩(wěn)腔具有大的模體積，可控的衍射輸出耦合，好的模式分辨，可以單端輸出平行光，多用于高能激光器。實際中激光器高功率運(yùn)轉(zhuǎn)時，腔鏡材料吸收激光功率而形成溫度梯度，產(chǎn)生熱畸變和內(nèi)部應(yīng)力，造成光束質(zhì)量顯著下降，而且會使腔鏡本身致殘甚至炸裂，導(dǎo)致激光系統(tǒng)無法正常工作，激光腔鏡的熱畸變成為高能激光發(fā)展的瓶頸。因此研究激光腔鏡的熱變形規(guī)律，及其對光束質(zhì)量的影響具有重要的現(xiàn)實意義。 本論文的研究內(nèi)容分為6部分。第一部分介紹了激光器的發(fā)展應(yīng)用及高能

2、激光器發(fā)展中需要解決的問題。第二部分重點介紹了非穩(wěn)腔的特點及其光束質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)。第三部分利用交替方向隱式有限差分方法，從一般的熱傳導(dǎo)方程出發(fā)，得到了激光器腔鏡的溫升及熱變形分布的數(shù)值解法；第四部分模擬了非穩(wěn)腔中單晶硅(Si)腔鏡的溫度場分布，并對由溫升引起的熱變形對腔幾何參數(shù)及對輸出光束遠(yuǎn)場中心光強(qiáng)的影響進(jìn)行了分析。計算結(jié)果表明，溫升場主要集中在激光束輻照的中心區(qū)域內(nèi)，在整個鏡面上遠(yuǎn)未拉平，由此引起的厚度方向溫升分布也是如此，很不均勻。

3、激光照射一側(cè)鏡面中心溫升最高，最容易發(fā)生脆裂。由此產(chǎn)生的熱變形對腔幾何參數(shù)及輸出光束遠(yuǎn)場強(qiáng)度的影響也各不相同，所以根據(jù)實際需要選用不同材料的腔鏡，對于減小和補(bǔ)償遠(yuǎn)場強(qiáng)度損失具有十分重要的意義，從而也有助于改善輸出激光的光束質(zhì)量。第五部分模擬了SiC材料鏡體溫升分布及熱變形，并得到了腔鏡熱畸變對Strehl比的影響。第六部分分析了不同激光光斑尺寸下的腔鏡的溫度場分布以及熱變形特性，結(jié)果表明當(dāng)激光光強(qiáng)一定或激光功率一定時，光斑尺寸的大小對鏡