填充因子對(duì)激光組束遠(yuǎn)場(chǎng)功率分布的影響

1、1填充因子對(duì)激光組束遠(yuǎn)場(chǎng)功率分布的影響填充因子對(duì)激光組束遠(yuǎn)場(chǎng)功率分布的影響唐前進(jìn)，施翔春，胡企銓(中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所，上海，201800)摘要：摘要：激光相干組束是獲得激光推進(jìn)技術(shù)所需要的激光光源的一條重要途徑之一。填充因子對(duì)激光光束組束后的遠(yuǎn)場(chǎng)分布有重要影響，尤其是對(duì)于相干激光組束。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：激光組束；填充因子；遠(yuǎn)場(chǎng)分布中圖分類號(hào)中圖分類號(hào)：TB133文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ATheeffectofthefilled

2、factonthefarfieldprofilesoflaserbeamcombination（ShanghaiInstituteofOpticsFineMechanicsChineseAcademyofSciencesShanghai201800）Abstract:Combinationofmultiplelaserbeamsisoneoftheimptantwaytoobtaintheenergysourceflaserpropul

3、sion.Thefilledfacthavemucheffectonthefarfiledprofileespeciallyfcoherentcombination.Keywds:lasercombinationfilledfactfarfieldprofile1引言引言高功率高光束質(zhì)量的激光在工業(yè)、科研和軍事上有著重大的應(yīng)用價(jià)值，因此也稱為激光研究的一個(gè)重要目標(biāo)之一。盡管現(xiàn)在單臺(tái)激光器可以輸出千瓦級(jí)功率，但是對(duì)于某些特定應(yīng)用領(lǐng)域來說還

4、希望這個(gè)功率能更高，比如激光推進(jìn)技術(shù)中發(fā)射小于1kg的衛(wèi)星到近地軌道，需要地基脈沖激光器的指標(biāo)為1MW的峰值功率、1kJ的單脈沖能量和1kHz的重復(fù)頻率?！凹す馔七M(jìn)技術(shù)”是一種新概念推進(jìn)技術(shù)，即把激光由熱能變?yōu)閯?dòng)能，作為推進(jìn)工具發(fā)射衛(wèi)星，它的推進(jìn)性能優(yōu)于火箭，而且有比較好的機(jī)動(dòng)性、靈活性和可靠性[1]。目前，各航天大國都非常重視這項(xiàng)高端技術(shù)，投入大量人力和財(cái)力進(jìn)行研究。美俄德日競(jìng)相發(fā)展激光推進(jìn)技術(shù)，2000年，美國光船技術(shù)公司則將直徑為

5、12.2厘米、重50克的光船發(fā)射到71米的高空，光船飛行12.7秒。這是迄今為止飛行時(shí)間最長(zhǎng)、高度最高及飛船最重的紀(jì)錄，其意義不亞于當(dāng)年萊特兄弟第一次駕機(jī)飛上天空。國內(nèi)也開展了相應(yīng)的研究工作。裝備指揮技術(shù)學(xué)院2002年11月下旬在國內(nèi)首次進(jìn)行空氣呼吸模式激光推進(jìn)試驗(yàn)，完成了單線導(dǎo)引、雙線3式（1）所描述的光束經(jīng)過由ABCD矩陣所決定的一階系統(tǒng)時(shí)滿足Collins積分公式[5]（2）??22111()(0)exp22nniiExzExAx

6、xxDxdxBB?????????????將式（1）代入式（2）后利用下面的積分公式[6]（3）222exp()()(1)(1)mmyxyHxdxH???????????????????????????最后得到201110012()()1()mpimpxAqBxxdeExzHAqBzABq???????????????????(4)211111()exp2dxxixxixiq??????????????這里、是參數(shù)，它們滿足ABCD定律

7、??1qz0qq（5）0101()CDqqzABq???，（6）200iq????(7)1ddxAmx?11xdCmx??222xdACmx???.(9)??12222100()zABq????????這里主要的一階光學(xué)系統(tǒng)為透鏡系統(tǒng)，它相應(yīng)的ABCD矩陣為1100111ABzCDf????????????????????(10)(1)11zfzf????????????這里為透鏡后的傳輸距離，定義為zz?.(11)??zfzf???對(duì)