厚介質(zhì)情況下激光“熱像”的演化規(guī)律及抑制方法研究.pdf

1、自聚焦，特別是小尺度自聚焦，一直是制約高功率激光系統(tǒng)安全運(yùn)行和提高輸出功率的瓶頸因素之一。作為一種特殊的小尺度自聚焦效應(yīng)，“熱像"現(xiàn)象產(chǎn)生閾值低，且不易追跡，往往在人們認(rèn)為“安全”的光強(qiáng)下，意外地?fù)p傷系統(tǒng)中昂貴的光學(xué)元件，因而掌握“熱像”的演化規(guī)律并尋找一種有效的方法抑制“熱像”效應(yīng)對(duì)于高功率激光系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。本文在“熱像”形成的衍射理論模型基礎(chǔ)上，對(duì)“熱像”效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)深入地模擬，并對(duì)如何抑制“熱像”效應(yīng)進(jìn)行了相關(guān)研究

2、。論文的主要工作分為如下幾部分： (1)與“熱像”相關(guān)的理論基礎(chǔ)研究。從麥克斯韋方程組出發(fā)，推導(dǎo)了描述強(qiáng)激光在克爾介質(zhì)中傳輸行為的非線性近軸波動(dòng)方程；以B-T理論為基礎(chǔ)，分析了小尺度自聚焦的形成規(guī)律；分析了小尺度自聚焦效應(yīng)的數(shù)值模擬算法，詳細(xì)給出了傳輸矩陣法和分步傅里葉算法；討論了“熱像”形成的衍射理論模型。 (2)研究了厚介質(zhì)情況下激光“熱像”的演化規(guī)律。重點(diǎn)考慮了散射點(diǎn)調(diào)制系數(shù)(包括振幅調(diào)制和相位調(diào)制)、散射點(diǎn)與非線

3、性介質(zhì)前表面之間的距離、散射點(diǎn)大小、入射光強(qiáng)等參數(shù)的變化對(duì)“熱像”點(diǎn)強(qiáng)度以及位置的影響，還研究了散射點(diǎn)位于介質(zhì)前表面這種特殊情況下形成的“熱像”。在此基礎(chǔ)上將其推廣到介質(zhì)具有增益損耗的情況。 (3)數(shù)值模擬了多散射點(diǎn)形成的“熱像”。分別探討了處于同一平面和不同平面的多個(gè)散射點(diǎn)形成“熱像”的情況。研究了周圍的其它散射點(diǎn)對(duì)某個(gè)散射點(diǎn)形成“熱像”的影響。對(duì)于陣列調(diào)制形成的“熱像”給出了相應(yīng)的模擬結(jié)果。 (4)“熱像”效應(yīng)的抑制