高能激光光束质量的评价方法

分析常用光束质量定义用于评价高能激光时的局限性。考虑高能激光系统的组成,由激光器出射光束到高能激光发射系统出口光束以及考虑大气对高能激光作用后靶面上形成光斑的光束质量的评价、层层推进给出高能激光在能量空间输运应用中光束质量的评价方法,依据该套评价方法可以将影响高能激光系统光束质量的各个因素分离出来,便于高能激光系统的试验研究及发展。     

高能激光器气动窗口光束质量测量方法探讨

根据参考文献[1]所指出的气动窗口光束质量的评价方法，给出几种与其相配套的光束质量实验测量的实用方法，并对其进行比较分析，同时给出相应的实验结果，为气动窗口的进一步研究提供参考，理论与实验的对比表明，该方法是可行的，并达到了与气动窗口类别无关的评价要求。     

高能激光光束质量通用评价标准的探讨

激光光束质量评价是激光光学中的一个经典问题.目前国内外研究人员已经提出多种光束质量评价因子并加以利用,但是对于激光光束质量一直没有统一的评价标准和规范的测量方法.特别是近年来激光相干合成技术得到了迅猛发展,合成后光束质量的评价也缺乏统一的评价方案.本文对已有的各种光束质量因子进行简单评述,并引入光束传输因子(BPF)作为高能激光光束质量通用评价标准.详细介绍了BPF的物理本质与测量方法,并通过模拟计算对其用于评价单柬激光和相干合成光束的普适性进行分析.结果表明,BPF具有物理概念明晰、测量方便、通用性强等优势,适合于评价高能激光光束质量.     

强激光输出窗口热行为对光束质量的影响

为了研究强激光输出窗口热行为对光束质量的影响,从Strehl比的普遍公式出发,推导出热变形情况下考虑材料折射率温度效应的Strehl比计算公式和远场强度分布公式。计算并分析了蓝宝石、石英、单晶硅组成的窗口镜的热变形对光束质量的影响。激光功率越高,引起的窗口的热变形越显著,使得Strehl比和远场归一化强度越低,因而光束质量越差;在考虑到材料折射率的温度效应时,在相同的激光辐射条件下,蓝宝石的Strehl比随激光功率的变化较平缓。结果表明,高功率激光器的窗口热变形及其基片材料折射率的温度效应对远场光束质量具有较大的影响。     

光束控制系统中热效应的数值模拟

编制了四维仿真程序,用以研究光束控制系统中的热效应对强激光传输的影响.作为数值模拟例,用Strehl比、可聚焦能力(即86.5%环围功率半径)、像散参数和光束重心偏移表征远场光束质量,研究了初始场分布为高斯和平顶分布的光束通过光束控制系统传输时热效应对远场光束质量的影响.结果表明,远场光束质量与初始场的空间分布有关,且随发射功率增大而变差.     

高能激光武器系统中的光束质量评价及应用

综述目前评价激光光束质量的几种方法。讨论了各自的定义、优缺点,以及在高能激光武器系统中的适用性。结合实际说明光束质量在高能激光武器系统中的应用,得出了一些有益的结论。     

内光路中大气吸收对远场光束质量的影响

采用桶中功率、β参数、像散参数、Strehl比和光束重心位置等参数描述远场光束质量,研究了在内光路中进行气体吸收对远场激光光束质量的影响,并与内光路中有横向吹风存在情况作了比较.用自编四维仿真程序进行了数值计算和物理分析.研究表明,随着吸收系数的减小或风速的增大,远场光束的峰值光强明显增强,可聚焦能力大大提高.但横向吹风会引起像散.     

实际强激光远场靶面上光束质量的评价因素

提出了能量型应用的强激光光束质量的一种评价标准。光束质量的评价标准与实际的应用类型有关。影响实际强激光远场光束质量的因素十分复杂。将其主要因素分为系统内相位像差类、非相位像差类和大气传输影响等三类独立的因素，并探讨了在同一评价标准下，对它们进行解析表达的方法     

热效应影响光束质量的数值模拟

建立了圆柱形激光晶体的热传导模型,在晶体周边冷却、两通光面绝热情况下,通过求解热传导方程,得出圆形截面Nd:YAG晶体的温度分布,得到热效应对光束衍射倍率因子M²的影响与腔长、全反镜曲率半径、输出镜曲率半径、泵浦功率的关系。这一结论为提高激光器的可靠性,研究激光晶体的热效应提供了理论依据。     

高能CO2激光器光束质量测量实验研究

高能激光已广泛应用于科研、工业和军事领域。由于大气对激光传输过程会产生影响,测量研究高功率激光器远场光束质量一直是困扰研究者的一项难题。提出了一种远场光束质量相对测量和绝对测量相结合的测试方法,并测量分析了高功率1．4kw脉冲TEACO2激光器在500m处的光强分布。实验结果表明,高功率C02激光器光束经500In传输后达到靶面位置的最大功率密度为1．65W／cm2,光束的横向远场发散角达到0．96mrad。实验结果为提高系统的优化设计提供了重要的参考依据。     

强激光束对运动物体的加热

利用热传导理论分析了强激光对运动物体的加热问题,得出了物体表面温度、激光功率密度、光斑尺寸及光斑相对于物体运动速度之间的关系。结果表明,当激光光斑相对于物体表面运动时,表面峰值温度明显降低;在大光斑情况下,只要ｕｔ＜ω,光斑运动速度对物体表面峰值温度影响很小。     

大功率扩散冷却型Slab CO2激光器光束质量的研究

本文对国际上最新的大功率扩散冷却型Slab CO2激光器的光束质量进行了全面的测量与实验研究.从原始激光束的光束质量、通过导光系统后激光束质量、聚焦光斑的质量以及焦点漂移四个方面全面考察了Slab CO2激光器的光束质量以及光束的传输、聚焦特性.结果表明,Slab CO2激光器具有高光束质量,其M2因子非常接近1的理想值;激光束具有良好的传输和聚焦性能,可以长距离传输;使用焦距为300mm的聚焦镜聚焦,聚焦光斑的束腰半径约为134μm,光束横截面能量分布接近理想的高斯分布,焦深约为5mm,在加工范围内(3m),激光束的焦点漂移量大约为1mm.另外,采用Slab CO2激光器对厚度为10mm的低碳钢在不同的离焦位置进行激光深熔焊接实验,讨论了激光光束质量和焦深对焊接结果的影响.     

高功率CO2激光器输出窗热效应的研究

高功率CO2激光器输出窗不可避免地要吸收谐振腔的激光能量,在其内部产生非均匀温度场的分布,并引起输出窗发生热形变。输出窗的热效应改变了CO2激光器谐振腔的品质因数,影响激光器的稳定性和输出光束的质量。对于输出窗准确的温度场和热形变场研究是解决热透镜效应的关键。利用半解析方法对CO2激光器在TEM00工作模式下,输出窗的温度场及热形变量场进行研究。研究方法和所得结论具有普适性,可以应用到其它具有轴对称性热模型产生的温度场、热形变分析工作中。     

不同扩束镜对激光切割质量的影响研究

光束质量的好坏直接影响激光切割的水平,扩束镜是激光器光束整形中常用的光学元器件,然而扩束镜的质量对切割质量的影响鲜有报道。本文从理论和实验上分析两款不同扩束镜对切割质量的影响。研究表明:扩束镜1使激光光束发散角更小,真圆度更好,能量分布更集中,明显的改善了光束质量,因此明显的减轻了炭化,切缝更窄,满足了实际切割的要求。     

高功率激光器的光束质量及其对激光加工的影响

本文介绍了光束的模式、评价光束质量的几种方法,着重介绍了国际标准化组织(ISO)提出的光束传输系数M作为评价光束质量的方法。文中还讨论了光束质量对焊接、切割加工的影响;热透镜效应对加工的影响等。     

高光束质量Slab CO2激光深熔焊接实验研究

使用最新一代的扩散冷却型Slab CO2激光器对低碳钢进行了激光深熔焊接实验研究。Slab CO2激光器具有高光束质量。实验主要通过改变焦点位置获得不同离焦量下激光深熔焊接焊缝成型，分析并讨论了激光光束质量和焦深对焊接结果的影响。     

强激光光束质量评价和测量方法研究

长期以来对于强激光光束质量一直没有统一的评价标准和规范的测量方法,这给强激光系统的试验鉴定带来很大困难,也给科学研究和工程应用带来诸多不便。针对系统性能测试评价的迫切需要,对此问题进行了分析和研究,提出了一种光束质量的评价方法和具体的测量方法及技术。     

56J灯泵浦高能高光束质量脉冲Nd:YAG固体激光器

报道一台灯泵浦单级输出56J的高能高重频脉冲Nd：YAG激光器。首先理论分析了影响激光器高能输出的主要因素,再提出提高激光器效率的有效措施,最后研制出一台脉宽0.1-10ms 可调,频率1-1000hz可调的激光器。该激光器在总注入电功率12kw时,输出最大单脉冲能量56J,最大平均功率500w;光束参数乘积为16.5mm.mrad;总体电光转换效率4.2％;输出功率稳定性 。