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非稳腔高能激光器中激光模式的数值模拟详细说明
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2020-02-13
yyuch18
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高能激光系统中，一般采用正支虚共焦非稳腔作为激光器的谐振腔，极高的激光功率密度使得谐振腔内各光学元件产生了不同程度的热变形，影响了激光器输出光束质量和光能量的远距离传输。本文从试验结果出发，采用数值模拟方法，研究了腔镜热变形对虚共焦非稳腔的模式和光束质量的影响。在比较了各种计算腔模方法的基础上，根据角谱传播理论，选择FFT算法，建立谐振腔内多层增益分布模型．分别确定了脚’算法的空间采样间隔、保护带系数和分段计算的距离，选取光场往返一次之比的均方根值收敛准则，计算多种增益分布、不同镜面变形时的谐振腔输出光场分布，同时计算该光场的远场分布和传输有限距离之后的分布。数值计算表明，腔镜热变形是影响输出光束质量的主要因素之一，镜面变形的大小，直接影响光束的相位分布和远场光斑半径，而腔内增益分布又影响热变形的分布。严格意义上的虚共焦非稳腔，激光出光时间段内，由于热能沉积和变形增加，出光后续时刻比出光初始时刻的光束质量差。论文中数值计算和理论分析结果与试验结果较为一致，对实际试验具有一定的指导意义。文中指出，采用适当的冷却方法或其它方法，能有效改善光束质量。
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