电光晶体透镜自适应热补偿与热调Q激光技术的研究

针对目前对激光工作物质热补偿技术中的缺陷，提出了一种电光晶体透镜自适应热补偿技术。在激光谐振腔内插入电光晶体透镜，当对该电光晶体透镜施加电场时，使电光晶体透镜的焦点与热透镜的焦点重合，在激光谐振腔内形成望远系统，施加在电光晶体透镜上的电场又实时地受到工作物质温度场的调制，从而可以形成了一种自适应控制。适当的选择施加在电光晶体透镜两端的电压，可以使工作物质热透镜和电光晶体透镜组合的光焦度处于双"U"曲线的边界附近作周期性变化，从而引起激光谐振腔损耗大幅度周期性变化，能够实现调Q巨脉冲输出。用电场实时控制电光晶体透镜焦距的变化，该变化能够对工作物质的热扰动做出相应的补偿，加在电光晶体透镜上的电场也受到工作物质温度场的调制，这样就消除了热扰动的影响，使激光系统处于稳定的工作状态。由于这种调Q技术不涉及晶体消光比问题，并具有实时性、自动控制功能和无机械传动，使得激光能够输出更大功率和更高重复频率。

项目着眼于目前激光增益介质热透镜补偿技术中的缺陷，提出了一种新型热补偿技术和创造性的改进激光谐振腔的调Q理论。进而改善激光输出的光束质量，并提高激光系统运转时的稳定性。由于电光晶体热补偿和热调Q不涉及晶体消光比问题，并具有实时性、自动控制功能和无机械传动，从而在高能激光器中电光Q关的不住门问题得到根本解决。项目在实施过程中首次研究了电光晶体透镜的会聚特性和电光晶体透镜的焦距与晶体取向之间的关系，根据晶体折射率各向异性分布特性找出折射率受外场影响最大方向，设计出了电光晶体透镜曲率及计算电光晶体透镜焦深等参数。 项目首次提出了激光工作物质温度场对施加在电光晶体透镜上电场的调制技术，并研究了电光晶体透镜与激光工作物质热透镜的组合光学系统的光焦度与高斯光束光斑半径之间的关系。 通过开展电光晶体透镜自适应热补偿激光谐振腔技术的研究，我们获得了具有原创性和自主知识产权的高功率、高重复频率、高稳定性激光器中自适应热补偿新技术，研制出了晶体透镜实现自适应热补偿和自适应热调Q的固体激光器。通过本项目的研究，我们在Optics Letters、Applied Optics、Optics Communications、Applied Physics B、 IEEE Photonics Technology Letters、Journal of Applied Physics和光学学报等学术期刊上发表了SCI论文12篇，EI论文1篇，并获得授权中国发明专利2项。培养1名博士生，5名硕士生。