非热稳定非稳腔固体激光理论分析与实验研究

建立了包括非热稳定热力学模型、光学传输模型、能量转换模型及非稳腔模型的综合理论分析平台。理论分析得到以下主要结论:谐振腔长度变化对光束质量及光光效率的影响不大,对于给定的增益,激光最佳效率和光束质量分别对应不同的非稳腔放大率。提出非稳腔腔内相位板补偿介质静态畸变提高光束质量的技术措施,并开展实验验证,光束质量由补偿前的5.48倍衍射极限提升到补偿后的2.46倍,输出功率为12.1kW。

视场展宽迈克耳孙光谱滤光器增透膜容差评估

分析了视场展宽迈克耳孙干涉仪(FWMI)用作高光谱分辨率激光雷达(HSRL)光谱滤光器时一个未引起广泛重视却又非常重要的问题:FWMI增透(AR)膜反射率容差评估。由于FWMI不同材料分界面的AR膜无法做到100%透射,一旦光线经过该表面,将引起部分光被反射,且这部分光线将成为游离光线在干涉仪主体中不断被多次反射。分析了AR膜反射率导致的多次反射对FWMI滤光性能的影响机理,并采用光谱分离比(SDR)作为性能量化指标,提出了一种迭代算法来定量评估FWMI光谱分离特性与AR膜反射率的关系。分析结果表明,AR膜反射尽管对大气分子散射信号的透射率影响不大,但会较大的降低FWMI对气溶胶散射信号的抑制能力,最终总体上导致SDR的降低。本方法对FWMI AR膜反射率容差评估具有较大的参考价值,是保证FWMI良好设计性能的重要方面之一。

近红外高光谱分辨率激光雷达光谱滤光器性能分析

近红外高光谱分辨率激光雷达(HSRL)分子散射回波信号具有频谱展宽窄、能量弱等特点,相对于紫外和可见光HSRL研发难度大大增加。光谱滤光器作为HSRL的关键器件之一,与HSRL系统的反演精度密切相关。根据光谱滤光器的信号透射率和光谱分离比与HSRL系统反演精度的关系,通过分析1064 nm HSRL散射回波的特点,对两种具有代表性的干涉光谱滤光器进行了建模和仿真分析。结果表明,在光束发散角较小时,Fabry-Perot干涉滤光器具有较好的滤光性能,但对面形精度要求较高,不易于加工和装调;视场展宽Michelson干涉滤光器(FWMI)对光束的发散角不敏感,集光能力强,且对面形精度的要求相对较低,在实际应用中更适合用于近红外HSRL系统光谱滤光器。

大口径长焦透镜透射波前的精确测量方案设计

大口径长焦透镜是高功率激光系统中必不可少的器件之一,随着装置性能提升,对长焦透镜透射波前包括透射峰谷(PV)值、透射均方根梯度(GRMS)值等,提出了详细的定量技术指标需求。根据长焦透镜焦距特别长的特点,提出了利用准直透镜,大幅缩短长焦透镜检测光路距离干涉检测方法。利用Zemax软件分析了该检测方法的理论误差和调整误差。该检测方法将光路长度由13 m(或33 m),大幅缩短至约5 m,光路受环境温度梯度、气流、震动的影响大幅降低,干涉结果直接显示透射波前畸变。