【正文】 能激光技術(shù)發(fā)展的重要方向。 由于固 體 激光器的相干合成技術(shù)在國(guó)防和民用的多個(gè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，目前國(guó)內(nèi)外多個(gè)國(guó)家研究機(jī)構(gòu)都開展了相關(guān)研究，比較常用的方法有基于震蕩功率放大器結(jié)構(gòu)的主動(dòng)相位控制法和自組織相干合成法。主動(dòng)相位控制相干合成的基本原理是主振蕩激光器作為種子激光器，輸出的光束經(jīng)分束器分為 N路，每一路個(gè)均含有一個(gè)相位調(diào)制器和一個(gè)放大器，相位調(diào)制器的后端接隔離器加以保護(hù)。同時(shí)還分出一路作為參 考光，光路上設(shè)置移頻器。多路光束通過準(zhǔn)直器陣列輸出，陣列光束經(jīng)過分光鏡后，一部分光束進(jìn)入探測(cè)與控制模塊，得出每路的相位校正器件的控制電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)相位變化的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，確保準(zhǔn)直器陣列輸出的光束相位保持一致 【 15】 。自主相干合成是一種自組織機(jī)理的無源相位自調(diào)整方案， 其 基本思路是通過激光器陣列單原件的能量相互注入耦合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的相位鎖定，合適的能量耦合方式和足夠的耦合強(qiáng)度是自組織鎖相有效進(jìn)行的關(guān)鍵影響因素。該方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，無需復(fù)雜的外部反饋控制回路。 13 3 高功率 固體 激光器的應(yīng)用 高功率 固體 激光 器在激光加工領(lǐng)域的應(yīng)用主要有激光切割、焊接、表面處理和快速成型等。激光加工不僅極大地提高了工效和質(zhì)量，而且有些加工工藝非激光莫屬。發(fā)達(dá)國(guó)家的加工行業(yè)已經(jīng)逐步進(jìn)入了激光加工時(shí)代。比如德國(guó)的激光加工裝備居于世界領(lǐng)先地位，尤其是在汽車制造和汽車配件行業(yè)中，激光加工技術(shù)被廣泛采用。日本激光加工占到整個(gè)加工制造業(yè)的 10％以上 【 17】 。目前的高功率激光加工中多采用 C02激光器和燈泵固體激光器，高功率 固體 激光器由于價(jià)格因素的限制，其應(yīng)用剛剛起步。國(guó)內(nèi)高功率激光應(yīng)用于工業(yè)加工起步晚，但發(fā)展很快，高功率 固體 激光器用于工業(yè)加工 將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，大幅度提升我國(guó)工業(yè)加工的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。 在潛艇、軍艦、航母等船舶的器制造過程中，需要對(duì)復(fù)雜形狀的厚鋼板進(jìn)行焊接、切割、表面處理等加工。近年來，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家將固體激光加工技術(shù)引入航母、潛艇、軍艦等船舶的制造過程中，船體分段制造、拼接總裝而成。此外，采用激光焊接的精密網(wǎng)狀合金鋼結(jié)構(gòu)來加強(qiáng)船體并減輕重量的技術(shù)也被廣泛采用。美國(guó)的航空母艦采用該技術(shù)，使該航母的重量降低約 200噸 【 18】 。同時(shí)，為了在變化多樣的海洋漩流中保持較高的航速，船體都被設(shè)計(jì)成具有復(fù)雜的三維曲率形狀以減小阻力，這樣的 船體采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且難度相當(dāng)大。如采用激光加工技術(shù)則能大幅度提高制造精度、加工強(qiáng)度和生產(chǎn)效率。 高功率 固體 激光器直接應(yīng)用于軍事領(lǐng)域也顯示出了越來越旺盛的生命力。激光武器具有速度快、射擊時(shí)無需提前量；機(jī)動(dòng)靈活、攔擊目標(biāo)多；精度高、可專打目標(biāo)要害部位；無污染；效費(fèi)比高；不受電磁干擾等顯著優(yōu)點(diǎn)，在激光致盲、光電對(duì)抗、激光軟硬殺傷、激光點(diǎn)火核聚變、同位素分離等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。激光武器作為未來最主要的戰(zhàn)略性武器之一將遍及海陸空天，在戰(zhàn)場(chǎng)上的全局性作用不可替代。 14 結(jié) 論 高功率 固體 激 光器經(jīng)過幾十年的發(fā)展，人們?cè)诔檫\(yùn)方式、工作介質(zhì)、光路設(shè)計(jì)、工作模式、光束質(zhì)量控制等方面不斷創(chuàng)新，使激光器成功實(shí)現(xiàn)了高功率、高光束質(zhì)量的激光輸出。其中，千瓦級(jí)的激光器已經(jīng)大量被用于工業(yè)加工，在材料處理、激光打標(biāo)、激光焊接等領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用背景。 由于大功率激光器迅速發(fā)展，促成 固體 激光器的研發(fā)工作得以卓有成效地展開，并取得了諸多顯著成績(jī)。傳統(tǒng)燈泵浦固體激光器的賴以占據(jù)世界激光器市場(chǎng)主導(dǎo)地位的所有運(yùn)轉(zhuǎn)方式，均可以通過半導(dǎo)體激光器泵浦成功地加以實(shí)現(xiàn)。通常應(yīng)用在激光打標(biāo)機(jī)、激光劃片機(jī)、激光切割機(jī)、激光焊接機(jī) ，激光去重平衡、激光蝕刻等系統(tǒng)中。由于全固態(tài)激光器具有高光電轉(zhuǎn)換效率、高功率、高穩(wěn)定性、高可靠性、壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)勢(shì)，采用 固體 激光器已成為激光加工設(shè)備的趨勢(shì)和主流方向。 通過 對(duì) 四種高功率 固體 激光器的性能分析 ，特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì) ， 闡述了 研究 高功率 固體 激光器 的 必要性及重要性 ， 然后 著重 介紹了 兩種關(guān)鍵技術(shù) 。 通過熱熔激光技術(shù)可以獲得較高的輸出功率，高的光束質(zhì)量。 激光束的相干合成技術(shù)具有簡(jiǎn)單性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)容性，國(guó)防和民用的多個(gè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景 。 當(dāng)然，不同種類的固 體激光器除了自身的優(yōu)勢(shì)之外也有不足之處， 所以這些都還待進(jìn)一 步的研究和改進(jìn)。 （ 1）圓棒激光器中晶體棒中心的溫度比表面高得多，導(dǎo)致較嚴(yán)重的熱透鏡效應(yīng)和熱退偏，降低了輸出激光的光束質(zhì)量，因此側(cè)面抽運(yùn)的光光轉(zhuǎn)換效率普遍比端面抽運(yùn)要低，一般為 40％左右 . （ 2）板條激光器的不足之處是冷卻面與抽運(yùn)面重合，冷卻介質(zhì)容易污染抽運(yùn)面，降低抽運(yùn)效率。 （ 3）薄片激光器的不足之處在于：光學(xué)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，元器件多，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性；高功率抽運(yùn)時(shí)要求在很小的面積 (內(nèi)將千瓦級(jí)的熱帶走，其散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分困難。 （ 4）光纖激光器中端面抽運(yùn)技術(shù)有輸出功率有限，不容易擴(kuò)展的缺點(diǎn)；側(cè)面抽運(yùn)技術(shù)的 功率雖然容易擴(kuò)展，但工藝非常復(fù)雜，目前國(guó)際上采用側(cè)面抽運(yùn)的技術(shù)不多。 15 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌和準(zhǔn)備工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)快要結(jié)束了，作為一名大四畢業(yè)生，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方。 從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個(gè)過程中，我得到了許多的熱情幫助。 首先要感謝李老師細(xì)心的指導(dǎo)， 李 老師多次詢問 論文的準(zhǔn)備情況 ，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì) ， 并對(duì)我的 論文 提出了很多寶貴的意見 。 李 老師一絲不茍的作風(fēng)， 是我學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 ，感謝 李 老師對(duì)我的關(guān)心和照顧 , 在此 表示最誠(chéng)摯的謝意。 其次還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，是你們帶領(lǐng)我邁入信息知識(shí)的大門；同時(shí)也感謝身邊同學(xué)和朋友們，四年的友誼是我人生的一筆財(cái)富，謝謝你們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上對(duì)我的關(guān)心和幫助；還要感謝默默幫助過我的人，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 在論文的撰寫過程中，也得到了課題組的同學(xué)的熱情幫助，在此對(duì)他們的辛勤工作和幫助表示衷心感謝 ! 感謝華中科技大學(xué)武昌分校四年來對(duì)我的大力栽培。 在大學(xué)里，我不僅學(xué)到了書本上的知識(shí)，更讓我學(xué)到了做人的道理，我走出的每一步，我獲得的每一分成功都離不開學(xué) 校老師和同學(xué)的關(guān)懷和幫助。 最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了 對(duì)知識(shí)追求的渴望 ，讓我 的人生有清晰地目標(biāo) ，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我的殷殷期望 ！ 16 參考文獻(xiàn) [1] 余先倫，廖京川 .固 體 YAG激光器技術(shù) .北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2021： 6873. 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