20343

۲۰۳۴۳

بررسي انتشار باريكه ليزر مبتني بر تركيب ناهمدوس در جو

كارشناسي ارشد

فيزيك اتمي مولكولي

95-96

۱۳۹۷/۱۱/۲۸

دكتر مهدي شايگان منش

فيزيك

دستيابي به ليزرهايي با توان و بازده بالا براي كاربردهاي نظامي و صنعتي حائز اهميت مي¬باشد. برخي فرآيندهاي فيزيكي شامل: پراش، پراكندگي آ‌ئروسل¬ها/ مولكول¬ها، جذب، آشوبناكي ناشي از نوسانات چگالي هوا، اثر شكوفه¬زني حرارتي و ... بر انتشار باريكه ليزرهاي پرتوان در جو تأثير مي¬گذارد. در اين پايان نامه روش تركيب ناهمدوس باريكه¬هاي ليزر فيبري بر مبناي دو روش آرايه لنزي و طيفي به منظور دستيابي به ليزرهايي با توان و بازده بالاتر معرفي شده است. با توجه به انتشار موج اپتيكي/ IR از طريق يك ناحيه تصادفي مانند جو آشوبناك، مرور مختصري بر روش¬هاي تئوري به منظور توصيف نوسانات دامنه و فاز تصادفي ميدان بر مبناي حل معادلات موج اسكالر بيان مي¬شود. فرمولبندي حاكم بر برخي پارامترهاي باريكه¬هاي تك مد و چند مد مانند شدت، اندازه لكه و بازده انتشار در هدف در شرايط متفاوت جوي ارائه شده و سپس با استفاده از برنامه نويسي با نرم افزار MATLAB رفتار باريكه مورد مطالعه و تحليل قرار گرفته است در نهايت پارامترهاي ليزر از جمله اندازه لكه، قله شدت و بازده انتشار در هدف مورد بررسي در شرايطي با اعوجاج متفاوت در دو روش تركيب همدوس و ناهمدوس باريكه¬ها با يكديگر مقايسه و در مورد آن¬ها بحث شده است. نتايج نشان داد كه در سطوح تلاطم متوسط تا قوي رفتار پارامترهاي باريكه انتشار يافته با تركيب ناهمدوس بسيار نزديك به تركيب همدوس است. بنابراين با توجه به مشكلات و پيچيدگي¬هاي فني در روش تركيب همدوس، در بسياري از كاربردها مي¬توان از روش تركيب ناهمدوس به جاي روش همدوس استفاده نمود. با استفاده از ليزرهايي با كيفيت باريكه مختلف در روش ناهمدوس و بررسي رفتار پارامترهاي باريكه منتشر شده، نشان داده شد كه در سطوح تلاطم متوسط تا قوي مي¬توان محدود به كيفيت پرتو خيلي خوب در چيدمان نشد. واژه‌هاي كليدي: ليزرهاي فيبري، شكوفه زني حرارتي، آشوبناكي جو، روش تركيب ناهمدوس، آرايه لنزي

1398/01/27

Investigation of incoherent combined laser beam propagation through turbulent atmosphere

4/16/2019 12:00:00 AM

High-power and high-efficiency lasers are very important in military and industrial applications. Some physical phenomena including scattering, Aerosols/moleucules absorption, turbulence due to air density fluctuations and thermal blooming affecting high-power laser beams propagation through atmosphere are investigated. In this thesis, method of incoherent beam combining for fiber laser is presented which is based on spectral and lens array combining. Regarding the propagation of optical/IR wave through random media such as atmospheric turbulence, to describe amplitude and phase fluctuations of the field, a brief review on theorical methods based on the scalar wave equations solution is presented. Parameters of single-mode and multi-mode laser beams such as intensity, spot size and propagation efficiency at the target are formulated and laser beam propagation are studied and analyzed by MATLAB programming software. Finally, laser parameters such as spot size, peak intensity and propagation efficiency at the target in coherent and incoherent beam combining are investigated and compared in various turbulence conditions. The results demonstrate that the behavior of beam propagation in incoherent beam combining is very close to coherent method in moderate to strong turbulence levels. Therefore, incoherent beam combining can be used instead of coherent method in many applications due to problems and technical complexities in coherent beam combining. By investigation of beam quality factor effect in propagation of incoherent combined beam, it was shown that in moderate to strong turbulence, using very good beam quality is not essential. Keywords: fiber laser, thermal blooming, atmospheric turbulence, incoherent beam combining, lens array