应用于大功率ld泵浦mopa中光纤sbs的研究

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1、浙江大学硕士学位论文摘要在现代军事领域中，固体激光器因其优秀的方向性、极小的光束发散角和高能量得广泛的应用。固体激光器具有输出能量大、峰值功率高、器件结构紧凑、便于光纤耦合、使用寿命长和单元技术成熟等优点。高功率固体激光器系统中，通常采用大晶体和高功率的泵浦源来提高储能，但由此也使得增益介质中留存的大量热量无法通过冷却技术及时的消散掉，形成了严重的热效应，从而导致了系统输出的光束质量的下降。利用SBS的相位共轭特性，可用来补偿上述高功率固体激光器的相位畸变。且光纤具有较长的作用长度和较高的能量密度，可

2、以使SBS的产生阈值显著降低并获得较高的保真度。相比于传统的SBS介质，光纤不仅方便轻巧，而且无毒无污染，不会像液体或高压气体那样渗漏或者挥发，良好的柔韧性便于放置，符合激光器小型化的设计思想。为了寻求光纤SBS的最佳泵浦参数及结构参数，需要研究输出特性随各参数变化的规律，以及产生SBS的阈值能量随系统参数的变化情况。这就需要构建光纤中的SBS理论模型，对SBS耦合波方程组进行数值求解。本论文主要分为两大部分：对光纤中SBS的理论研究和数值模拟部分，以及相应的热效应理论研究和数值模拟。理论研究主要从S

3、BS过程的耦合波方程组出发，对方程组进行一系列的近似化，建立了二维瞬态理论模型。在时间上使用隐式有限差分法，空间上使用后向差分法，对耦合波方程组离散化，利用c语言和matlab编写程序对这一方程组进行数值模拟求解，进而对SBS输出特性的变化规律进行了数值模拟，获得了等芯径光纤、三段式锥度光纤和完全锥度光纤中的规律变化。并与本小组的赵智刚博士在中国工程物理研究院应用电子学研究所激光中心所从事的联合实验研究所得结果进行对比，验证了本理论模型的正确性。本文还利用SBS耦合波方程组得到了光场在光纤内的三维分布

4、，进一步建立并计算光纤中的热效应。分别分析三种光纤中的温度分布，并给出了相应的冷却方案，以期望获得更高功率及高质量的光束输出。关键字：锥度光纤，SBS，热效应，数值模拟Ⅱ浙江大学硕士学位论文AbstractInthemodemmilitaryfield，thesolid-statelasershavebeenwidelyusedastheexcellentdirection,smalldivergenceangleandhighenergy．Solid-statelasershavemanyadvan

5、tages，suchashighoutputenergy,highpeakpower,compactstructure，easyforcoupling，longlife，maturetechnologyofmicrostructureandSOon．Thereareusuallyalargecrystalandhigh-powerpumpsourcewhichareusedtoincreaseenergystorageinthehi曲·powersolid—statelasersystems，buti

6、tcausesthatalotofheatremaininthegainmediumwhichcannotbecooleddownintime．Theremainedheatresultsseverethermaleffectsandthequalityofoutputbeamwillbecomebad．SBSphaseconjugationCanbeusedtocompensateforthephasedistortioninthehigh-powersolid·statelasers．Asthel

7、onglengthoffiberandhi曲energydensityinthefiber,theSBSthresholdCanbesignificantlylowerandbeamcarlobtainhighfidelity．ComparedtotraditionalSBSmediawhichliquidandhigh—pressuregasfireeasilyvolatilizedandleaked，fiberisnotonlyconvenient，butalsonon-toxicandpollu

8、tion—free，goodflexibilityinlinewimtheminiaturizationoflaserdesign．InordertosearchthebestSBSparametersofPumpandfiberstructure，weshouldstudytheoutputcharacteristicswiththevariationoftheparameters，andtheSBSthresholdenergychangeswith