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不同振荡放大比MOPA型化学激光器的数值模拟

郭建增 刘铁根 牛志峰 任晓明

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不同振荡放大比MOPA型化学激光器的数值模拟

郭建增, 刘铁根, 牛志峰, 任晓明

Numerical simulation of different ratios of oscillator to amplifier of chemical laser with MOPA configuration

Guo Jian-Zeng, Liu Tie-Gen, Niu Zhi-Feng, Ren Xiao-Ming
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  • 主振功率放大型装置在高能激光器中有着广泛的应用, 在增益体积和沿光轴方向增益长度一定的情况下, 为了得到高能化学激光器主振部分和放大级部分的最佳比例, 研究了不同振荡放大比对输出光束的近场强度以及最终输出功率的影响. 使用快速傅里叶变换的算法经过迭代计算得到了1:4, 1:1, 2:1三种振荡放大比情况下的近场光束强度分布, 并计算了其强度分布均匀性及最终输出功率情况. 计算结果表明: 采用MOPA 结构的氟化氘化学激光器, 振荡放大比越大, 主振荡部分输出的能量越高, 谐振腔内功率密度越大, 对腔内镜片的承受能力要求越高; 而振荡放大比越小最终输出光束的衍射放大效应越明显, 对光束质量越不利. 在本文条件下, 计算结果还表明, 振荡放大比对功率会产生影响, 存在一个最佳的比例使得输出功率最大. 振荡放大比对输出功率的影响随主振部分输出耦合率, 光路中的各种损耗, 增益的规模等多种参数的不同而变化, 工程运用中可根据具体参数进行计算.
    Master oscillator power-amplifier (MOPA) configuration was widely used in high-power laser system. In order to find the optimal ratio of oscillator to amplifier, influences of this ratio on the near-field intensity distribution and the output power were studied. Fast Fourier transform method was used to calculate the near-field intensity distribution and the powers at the ratios of 1:4, 1:1 and 2:1. The simulation results indicated that when the total volume of the gain is constant, the output power of the oscillator increases with the ratio. The results also showed that the diffraction influence increases with the length of the amplifier. It was noted that the ultimate output power of the laser system was affected by the ratio of oscillator to amplifier intensity, when the laser was run at the same gain distribution, saturable intensity, amplification of the unstable oscillator, size of the whole laser and various losses of the cavity.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National High Technology Research and Development Program of China.
    [1]

    Sang F T, Zhou D Z, Jin Y Q, Zhuang Q 2000 Chemical Laser (Beijing: Chemical Industry Press) p2 (in Chinese) [桑凤亭, 周大正, 金玉奇, 庄琦 2000 化学激光 (北京: 化学工业出版社) 第2页]

    [2]

    Li G F, Duo L P, Jin Y Q, Yu H J, Wang J, Wang D Z, Sang F T 2012 Acta Phys. Sin. 61 104204 (in Chinese) [李国富, 多丽萍, 金玉奇, 于海军, 汪建, 王德真, 桑凤亭 2012 物理学报 61 104204]

    [3]

    Li G F, Duo L P, Jin Y Q, Yu H J, Wang D Z, Sang F T 2010 Acta Phys. Sin. 59 4672 (in Chinese) [李国富, 多丽萍, 金玉奇, 于海军, 王德真, 桑凤亭 2010 物理学报 59 4672]

    [4]

    John W, Jacqueline G G 2000 Technology Review Journal-Millennium IssueFall/Winter 69

    [5]

    Wilson L E 1980 J. de Phys. C9 1

    [6]

    Hua W H, Jiang Z F, Zhao Y J 1997 Chinese Journal of Lasers 24 221 (in Chinese) [华卫红, 姜宗福, 赵伊君 1997 中国激光 24 221]

    [7]

    Wade R C 1993 SPIE 1868 334

    [8]

    Jin D H, Liu W G, Chen X, Lu Q S, Zhao Y J 2012 High Power Laser and Particle Beams 24 1015 (in Chinese) [靳冬欢, 刘文广, 陈星, 陆启生, 赵伊君 2012 强激光与粒子束 24 1015]

    [9]

    Sentman L H, Carroll D, Gilmore J, Theodoropoulos P, Waldo R 1987 AIAA, Fluid Dynamics, Plasma Dynamics, and Laser conference 19th Honolulu HI June 8-10, 1987, p10

    [10]

    Chen X, Liu W G, Jiang Z F, Jin D H 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 885 (in Chinese) [陈星, 刘文广, 姜宗福, 靳冬欢 2011 强激光与粒子束 23 885]

    [11]

    Chen X, Liu W G, Jiang Z F 2010 Chin. Opt. Lett. 8 764

    [12]

    Chen X, Liu W G, Jiang Z F, Jin D H 2012 Optik- Int. J. Light Electron Opt. (in press)

    [13]

    Zhang X, Liu W G 2012 High Power Laser and Particle Beams 24 1033 (in Chinese) [张骁, 刘文广 2012 强激光与粒子束 24 1033]

    [14]

    Fox A G, Li T 1961 Bell System Technical Journal 40 453

    [15]

    Sziklas E A, Siegman A E 1975 Applied Optics 14 1874

    [16]

    Cheng Y Y, Jiang C, Wang Y Q, Hu J, Li J R 2005 Chinese Journal of Computational Physics 22 449 (in Chinese) [程愿应, 江超, 王又青, 胡进, 李家熔 2005 计算物理 22 449]

    [17]

    Zhang X, Liu W G 2011 Electro-Optic Technology Application 26 1 (in Chinese) [张骁, 刘文广 2011 光电技术应用 26 1]

    [18]

    Niu Z F, Guo J Z 2011 Applied Laser 31 200 (in Chinese) [牛志峰, 郭建增 2011 应用激光 31 200]

    [19]

    Jin D H, Liu W G, Chen X, Lu Q S, Zhao Y J 2012 Acta Phys. Sin. 61 064206 (in Chinese) [靳冬欢, 刘文广, 陈星, 陆启生, 赵伊君 2012 物理学报 61 064206]

  • [1]

    Sang F T, Zhou D Z, Jin Y Q, Zhuang Q 2000 Chemical Laser (Beijing: Chemical Industry Press) p2 (in Chinese) [桑凤亭, 周大正, 金玉奇, 庄琦 2000 化学激光 (北京: 化学工业出版社) 第2页]

    [2]

    Li G F, Duo L P, Jin Y Q, Yu H J, Wang J, Wang D Z, Sang F T 2012 Acta Phys. Sin. 61 104204 (in Chinese) [李国富, 多丽萍, 金玉奇, 于海军, 汪建, 王德真, 桑凤亭 2012 物理学报 61 104204]

    [3]

    Li G F, Duo L P, Jin Y Q, Yu H J, Wang D Z, Sang F T 2010 Acta Phys. Sin. 59 4672 (in Chinese) [李国富, 多丽萍, 金玉奇, 于海军, 王德真, 桑凤亭 2010 物理学报 59 4672]

    [4]

    John W, Jacqueline G G 2000 Technology Review Journal-Millennium IssueFall/Winter 69

    [5]

    Wilson L E 1980 J. de Phys. C9 1

    [6]

    Hua W H, Jiang Z F, Zhao Y J 1997 Chinese Journal of Lasers 24 221 (in Chinese) [华卫红, 姜宗福, 赵伊君 1997 中国激光 24 221]

    [7]

    Wade R C 1993 SPIE 1868 334

    [8]

    Jin D H, Liu W G, Chen X, Lu Q S, Zhao Y J 2012 High Power Laser and Particle Beams 24 1015 (in Chinese) [靳冬欢, 刘文广, 陈星, 陆启生, 赵伊君 2012 强激光与粒子束 24 1015]

    [9]

    Sentman L H, Carroll D, Gilmore J, Theodoropoulos P, Waldo R 1987 AIAA, Fluid Dynamics, Plasma Dynamics, and Laser conference 19th Honolulu HI June 8-10, 1987, p10

    [10]

    Chen X, Liu W G, Jiang Z F, Jin D H 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 885 (in Chinese) [陈星, 刘文广, 姜宗福, 靳冬欢 2011 强激光与粒子束 23 885]

    [11]

    Chen X, Liu W G, Jiang Z F 2010 Chin. Opt. Lett. 8 764

    [12]

    Chen X, Liu W G, Jiang Z F, Jin D H 2012 Optik- Int. J. Light Electron Opt. (in press)

    [13]

    Zhang X, Liu W G 2012 High Power Laser and Particle Beams 24 1033 (in Chinese) [张骁, 刘文广 2012 强激光与粒子束 24 1033]

    [14]

    Fox A G, Li T 1961 Bell System Technical Journal 40 453

    [15]

    Sziklas E A, Siegman A E 1975 Applied Optics 14 1874

    [16]

    Cheng Y Y, Jiang C, Wang Y Q, Hu J, Li J R 2005 Chinese Journal of Computational Physics 22 449 (in Chinese) [程愿应, 江超, 王又青, 胡进, 李家熔 2005 计算物理 22 449]

    [17]

    Zhang X, Liu W G 2011 Electro-Optic Technology Application 26 1 (in Chinese) [张骁, 刘文广 2011 光电技术应用 26 1]

    [18]

    Niu Z F, Guo J Z 2011 Applied Laser 31 200 (in Chinese) [牛志峰, 郭建增 2011 应用激光 31 200]

    [19]

    Jin D H, Liu W G, Chen X, Lu Q S, Zhao Y J 2012 Acta Phys. Sin. 61 064206 (in Chinese) [靳冬欢, 刘文广, 陈星, 陆启生, 赵伊君 2012 物理学报 61 064206]

  • [1] 王勤霞, 王志辉, 刘岩鑫, 管世军, 何军, 张鹏飞, 李刚, 张天才. 腔增强热里德伯原子光谱. 物理学报, 2023, 72(8): 087801. doi: 10.7498/aps.72.20230039
    [2] 何婷, 田博宇, 邱蝶, 张彬. 基于直角锥面变形镜的薄管激光光束质量提升新方法. 物理学报, 2021, 70(17): 179501. doi: 10.7498/aps.70.20210603
    [3] 于长秋, 马世昌, 陈志远, 项晨晨, 李海, 周铁军. 结构改进的厘米尺寸谐振腔的磁场传感特性. 物理学报, 2021, 70(16): 160701. doi: 10.7498/aps.70.20210247
    [4] 王雅君, 王俊萍, 张文慧, 李瑞鑫, 田龙, 郑耀辉. 光学谐振腔的传输特性. 物理学报, 2021, 70(20): 204202. doi: 10.7498/aps.70.20210234
    [5] 黄梓樾, 邓宇, 季小玲. 球差对高功率激光上行大气传输光束质量的影响. 物理学报, 2021, 70(23): 234202. doi: 10.7498/aps.70.20211226
    [6] 刘景良, 陈薪羽, 王睿明, 吴春婷, 金光勇. 基于中红外光参量振荡器光束质量优化的90°像旋转四镜非平面环形谐振腔型设计与分析. 物理学报, 2019, 68(17): 174201. doi: 10.7498/aps.68.20182001
    [7] 罗雪雪, 陶汝茂, 刘志巍, 史尘, 张汉伟, 王小林, 周朴, 许晓军. 少模光纤放大器中的准静态模式不稳定实验研究. 物理学报, 2018, 67(14): 144203. doi: 10.7498/aps.67.20180140
    [8] 祁云平, 张雪伟, 周培阳, 胡兵兵, 王向贤. 基于十字连通形环形谐振腔金属-介质-金属波导的折射率传感器和滤波器. 物理学报, 2018, 67(19): 197301. doi: 10.7498/aps.67.20180758
    [9] 姜曼, 马鹏飞, 周朴, 王小林. 基于多层电介质光栅光谱合成的光束质量. 物理学报, 2016, 65(10): 104203. doi: 10.7498/aps.65.104203
    [10] 郭泽彬, 唐军, 刘俊, 王明焕, 商成龙, 雷龙海, 薛晨阳, 张文栋, 闫树斌. 锥形光纤激发盘腔光学模式互易性研究. 物理学报, 2014, 63(22): 227802. doi: 10.7498/aps.63.227802
    [11] 刘飞, 季小玲. 双曲余弦高斯列阵光束在湍流大气中的光束传输因子. 物理学报, 2011, 60(1): 014216. doi: 10.7498/aps.60.014216
    [12] 陶汝茂, 司磊, 马阎星, 邹永超, 周朴. 高能光纤激光经准直系统后的光束质量研究. 物理学报, 2011, 60(10): 104208. doi: 10.7498/aps.60.104208
    [13] 周丽丹, 粟敬钦, 李平, 王文义, 刘兰琴, 张颖, 张小民. 高功率固体激光装置光学元件"缺陷"分布与光束近场质量的定量关系研究. 物理学报, 2011, 60(2): 024202. doi: 10.7498/aps.60.024202
    [14] 潘雷雷, 张彬, 阴素芹, 张艳. 掺Yb光纤激光器阵列谱合成系统的光束传输模型及光束特性分析. 物理学报, 2009, 58(12): 8289-8296. doi: 10.7498/aps.58.8289
    [15] 肖玲, 程小劲, 徐剑秋. 分数自成像平面波导的光束组束. 物理学报, 2009, 58(6): 3870-3876. doi: 10.7498/aps.58.3870
    [16] 王 宁, 陆雨田, 李晓莉, 焦志勇. InnoSlab混合腔输出光束质量的理论研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5632-5638. doi: 10.7498/aps.57.5632
    [17] 张 艳, 张 彬, 祝颂军. 谱合成光束特性的模拟分析. 物理学报, 2007, 56(8): 4590-4595. doi: 10.7498/aps.56.4590
    [18] 王石语, 过 振, 傅君眉, 蔡德芳, 文建国, 唐映德. 抽运光分布对二极管抽运激光器振荡光光束质量的影响. 物理学报, 2004, 53(9): 2995-3003. doi: 10.7498/aps.53.2995
    [19] 张 蕾, 蔡阳健, 陆璇辉. 一种新空心光束的理论及实验研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1777-1781. doi: 10.7498/aps.53.1777
    [20] 王屹山, 程光华, 刘青, 孙传东, 赵卫, 陈国夫. 可用于超精细加工的高重复率、高光束质量飞秒再生放大脉冲的产生研究. 物理学报, 2004, 53(1): 87-92. doi: 10.7498/aps.53.87
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-07-25
  • 修回日期:  2012-11-08
  • 刊出日期:  2013-04-05

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