激光谐振腔和光束传输的分析与设计

使用ABCD矩阵方法,考虑矩阵元素均为复数的情况,同时将光束质量因子M2和介质中的光束传输考虑在内,基于Visual Basic可视化编程语言,开发出通用的激光谐振腔和光束传输分析设计软件。该软件可分析设计稳定驻波腔、稳定行波腔、非稳驻波腔、非稳行波腔、相位共轭腔、光束传输变换等。使用该软件可以方便地任意增减元件,进行多种光学元件组合选取,分析倾斜放置元件引起的子午面和弧矢面内光束参数的异同,以及进行热透镜、距离容差等参数的优化分析与设计。谐振腔稳定条件、光束传输等参数可以通过数据表格、文本、图形显示或以文件的方式输出。     

一种横流CO2激光器多折非稳腔

为充分利用高功率横流CO2激光器工作物质反转介质以及提高激光光束质量,采用外光桥、内光腔形式一级振荡,两级放大的非稳腔的光腔结构,提出一种多折非虚共焦非稳激光谐振腔.采用外光桥内光腔结构,安装调试方便,能满足激光器稳定运行的要求.多折非稳激光谐振腔结构可充分利用辉光放电区及其下游介质增益,获得足够大的高质量的激光功率输出.用有限元的方法,对该类型的激光谐振腔的特性进行了理论分析.分析结果表明,该多折非稳腔输出激光远场能量分布与多模激光能量分布相似,但非稳腔输出激光远场相位分布不存在180°跳变,因而具有很好的聚焦性能.     

角锥棱镜式半导体抽运单频固体激光器

基于单块非平面单向行波环形腔实现单频激光振荡的原理,提出一种新型非平面环形腔单频激光器结构.新型激光谐振腔以角锥棱镜和直角棱镜组成振荡光束非平面反射光路.光线在角锥棱镜内实现非平面全内反射,并引入不同方向偏振分量之间的相移,所以角锥棱镜起到波片的作用.直角棱镜由激光增益介质Nd∶YAG加工而成,其自身具有磁光效应,在外加磁场作用下相当于法拉第旋光器.直角棱镜的一个直角面作为单频激光的输出面,镀上对S和P偏振光反射系数不同的介质膜,其作用相当于偏振器.这样法拉第旋光器、波片和选偏介质膜共同构成光学单向器,使光在腔内单向传播,克服由于腔内存在驻波而引起的空间烧孔,实现单频振荡.角锥棱镜式谐振腔与单块非平面谐振腔及其他形式的环形腔相比具有如下优点:(1) 抽运方式灵活,既可以侧抽运,也可以端抽运,这样有利于实现大功率单频激光输出.(2) 可以在腔内插入其他光学元件,实现调Q,调频及主动稳频等功能.(3) 可以应用热光胶技术将其单块化,以提高谐振腔的机械稳定性.(4) 角锥棱镜和直角棱镜对光传播方向失调不敏感,这一特点使角锥棱镜式谐振腔较普通环型腔具有更好的稳定性. 实验研究得到角锥棱镜式非平面环形腔激光器单频激光输出功率1 W以上,光-光转换效率为23%.这种腔型还可以做激光放大器.(OC25)     

单频连续波染料激光的获得

从计量学角度来研究连续波染料激光的稳频是十分有意义的。稳频首先要获得单频(即单纵模),由于染料激光的宽带荧光光谱及空间烧孔效应,在驻波腔中要获得单模激光,必须在腔内放入一个选模能力强的镀膜标准具。为了克服烧孔效应,多采用环形的行波腔。在腔内行波代替了驻波,介质不易向除主模外的烧孔模提供增益,主模竞争的优势加强了。这样,在腔内放入选模能力低的标准具也可以获得单模工作。     

含虚元件谐振腔的约束稳定性

本文讨论了腔内含虚元件的激光谐振腔,根据非稳腔的放大率和点源位置必须是实数这一结论,求出了腔内含虚元件的谐振腔的非稳条件。     

轴向泵浦环形染料激光器

引言 在连续波染料激光器里激光场通常以驻波形式在谐振腔内运行，驻波辐射场会使激活介质产生空间烧孔效应．这将给染料激光器的单纵模工作造成困难。利用环形谐振腔的行波激光器能够消除空间烧孔效应，因此其单频输出功率比驻波激光器的单频功率高得多。近年来环形染料激光器的发展十分迅速，为染料激光器在各领域的应用开辟了广宽的前景。     

谐振腔机械稳定性的近似分析及实验研究

在激光原理中,光在腔内形成振荡时,由光的损耗大小,原则上可把谐振腔分为稳定腔和非稳腔两大类。不管哪一类腔型,调整时我们都是力求使它们处于最佳状态下工作。然而,在长期工作中,由于机械振动、形变、运输颠簸等原因,谐振腔的两块腔镜难免会有位移、倾斜等失调,原来调整好的状态便会遭受破坏,从而导致激光输出降低、光轴转向、模式变坏,发散角增大,严重时甚至不出激光。     

掺钛蓝宝石固体激光谐振腔的稳定特性研究

运用ABCD传输矩阵理论对掺钛蓝宝石固体激光谐振腔的稳定特性进行了研究,得出了该类激光谐振腔的稳区解析解,讨论了谐振腔的像散补偿、束腰大小和位置与腔参数的关系等问题.     

用于机载激光测距／指示的激光器原理实验研究

本文介绍了激光器原理实验情况，着重介绍了波罗棱镜谐振腔电光调Q激光器重频实验及平凸非稳腔激光器实验结果及分析，文中对激光输出性能，输入能量及谐振腔腔长等几个相关又互相制约的参数进行分析，以便根据要求合理选择其参数，提高激光器质量，并通过对平凸非稳腔的理论分析及实验测试，设计出了较小发散角，较高效率的平凸非稳腔激光器。     

射频激励扩散冷却平板CO2激光器谐振腔的分析

对适于平板结构射频激励扩散冷却CO2激光器的稳定-非稳混合谐振腔进行了理论分析。给出了腔参数与模参数之间的关系,为这种腔的设计提供了理论依据。研究表明:该谐振腔不仅能有效提取激活区的能量,且可输出单光束偏心椭圆像散光束,获得较高质量的激光。     

双端面抽运Nd:YVO_4激光器的理论和实验研究

基于传输矩阵理论,针对双端面抽运的"Z"型折叠腔Nd∶YVO_4 激光器的谐振腔设计进行了数值模拟,着重分析和比较了不同腔型稳定性的变化情况."Z"型折叠腔中关于臂长的选择对于稳定性影响较大,平凹腔在较低的泵浦功率范围更加稳定,双凹腔的稳区范围较小,但是却更适合在高泵浦功率下工作.分别采用平-凹和双凹腔型对Nd∶YVO_4的1 064 nm连续激光进行了研究,在相同腔长不同腔型下分别获得了稳定的1 064 nm高功率激光输出,谐振腔稳区范围和输出功率变化规律与理论计算吻合.     

高斯变反镜改善板条激光器光束质量的研究

在实验中对比研究了稳腔和高斯变反镜非稳腔两种腔型。采用尺寸为66.7 mm×11 mm×1.7 mm板条Nd∶YAG增益介质,泵浦功率860 W条件下,稳腔获得196 W的激光输出,Mx2=2.47,My2=38.6;高斯变反镜非稳腔获得102 W激光输出,Mx2=2.34,My2=6.48。实验结果表明高斯变反镜非稳腔明显改善了板条激光器宽度方向的激光输出光束质量。     

环形非稳腔倒向波抑制镜抑制效果的数值模拟

对环形非稳腔激光器做数值计算模拟,给带有倒向波抑制(RWS)镜的环形非稳腔激光器的设计提供了数值参考。通过自洽方程,用Matlab计算带有倒向波抑制镜的环形非稳腔正、倒向波的稳定过程。改变腔长、放大率等参数来计算,发现使用倒向波抑制镜能明显提高正向波的输出,并能抑制倒向波。气体分子的多普勒频移导致正、倒向波的频率变化。频率分开的越小,竞争越大,抑制效果越好,正向波输出功率则有所下降。对于特定的结构,存在最佳的放大率,使正向波的输出最大。计算结果表明,倒向波抑制镜的引入能增大环形非稳腔输出功率。计算结果对实际环形非稳腔的设计十分有用。     

大功率激光二极管侧面泵浦固体激光器谐振腔的优化设计

运用激光腔的矩阵理论 ,推导出了含热厚透镜的平 -平腔的G参数及热稳条件 ,用图示法对定腔长的谐振腔进行优化设计 ,并用优化的参数进行了相关实验。当输入电功率为 4 5 0W时激光器的输出功率为 5 0W ,电 -光转换效率 11.1% ,光 -光效率达到 30 % ,功率稳定度优于± 2 %。     

Design and performance of high-gain free-electron lasers withgrazing incidence, unstable ring resonators

Grazing incidence, ring resonators have been proposed for high-grain free-electron lasers to alleviate the problem of inordinately high irradiance on intracavity optics. Such resonators are also relatively compact, and consequently, their alignment tolerances are more manageable. A geometric design algorithm and detailed computer analysis of a high-gain free-electron ring laser with hyperboloid-paraboloid grazing incidence telescopes is presented. A 3-D wave optics computer code is used to determine the loaded-cavity transverse-mode characteristics of the high-gain unstable ring and to examine the issue of transverse-mode control as a function of the key resonator parameters. Perturbation sensitivity of the individual elements is also determined and compared to that of a corresponding long stable resonator     

棱镜组压缩腔内光束的电光调Q Nd:YVO4 板条激光器

理论研究了棱镜组对非稳腔内激光光束的压缩.并在实际的非稳腔-稳腔混合腔板条电光调QNd:YVO4激光器内部加入棱镜组,在非稳腔方向上压缩腔内光束,从而有效减小电光晶体BBO所需的体积,同时仍然能保证在激光晶体上有较大的基模体积,满足大功率输出的要求.当连续泵浦为66 W的时候,得到重复频率2 kHz脉冲激光的平均功率为3.6 W,平均每个脉冲能量为1.8 mJ.脉冲宽度为6 ns.实验结果表明,在加入棱镜组后,激光光束仍能保证很好的光束质量,并能获得高重复频率、高强度的短脉冲.     

Standing Wave Solutions of Planar Irregular Hexagonal and Wye Resonators

Suitable planar resonators for the design of three-port symmetrical junction circulators are the irregular hexagonal resonator and the wye resonator consisting of the junction of three open-circuited stubs. This paper describes the equipotential standing wave solutions and cutoff numbers of some lower order modes in such resonators using a finite element program. Circulator standing wave solutions in magnetized hexagonal and wye resonators are obtained by taking suitable combinations of those of the demagnetized resonators. The paper also includes the solution of planar resonators formed by the junction of four open-circuited stubs.