双棒串接补偿热致双折射效应激光谐振腔

固体激光器中的热致双折射效应严重地限制了基模输出功率的提高,为了获得大功率高质量的激光输出,需要对热致双折射效应进行补偿.在理论上对双棒在腔内串接补偿热致双折射效应的条件进行了改进,通过设计合理的腔结构和腔内元器件,应用4f成像系统空间滤波器并考虑石英旋光器的厚度,使得腔内光束的退偏率降至2.5%以下.使用矩阵光学的方法简化了对含有这样一个复杂光学系统的谐振腔稳定性和腔内光束半径等特性的分析.通过在腔内加入一个正透镜来扩大基模体积,实验中在双氪灯连续抽运Nd∶YAG激光器中得到了61 W线性偏振的激光基模输出,表明在大基模体积谐振腔的设计中,双折射效应的补偿十分必要.     

高重复率半导体激光抽运Nd:YAG放大器激光特性的实验研究

实验研究了高重复率、大功率半导体激光二极管阵列（LDA）侧面环绕抽运的Nd：YAG激光放大器的放大特性、热焦距变化和热致双折射效应引起的退偏特性。偏振光绎千赫兹高功率单通激光放大器，获得约3倍的光脉冲能量放大，脉冲宽度基本保持不变，其输出的P分量与S分量的能量比趋于常数3：1，实验测得的能量放大倍率及放大光束的椭圆偏振度与理论预期吻合很好。     

高重复率半导体激光抽运Nd∶YAG放大器激光特性的实验研究

实验研究了高重复率、大功率半导体激光二极管阵列(LDA)侧面环绕抽运的Nd∶YAG激光放大器的放大特性、热焦距变化和热致双折射效应引起的退偏特性。偏振光经千赫兹高功率单通激光放大器,获得约3倍的光脉冲能量放大,脉冲宽度基本保持不变,其输出的P分量与S分量的能量比趋于常数3∶1,实验测得的能量放大倍率及放大光束的椭圆偏振度与理论预期吻合很好。     

环形激光二极管抽运激光棒的热致退偏分析

利用自行编制的热效应模拟软件，采用光线追迹方法获得激光棒内的热沉积分布，在此基础上利用热传导模型和热力光学模型，对高功率环形激光二极管阵列抽运的棒状激光放大器中动态热致退偏进行了详细模拟计算．并比较了不同输入功率下的热致退偏情况。结果表明，采用基于光线追迹的发热模型，可以很好地计算环形激光二极管抽运激光棒中的热效应问题；瞬态下的光程差分布和同消色线退偏图案的环数与棒内瞬态温升分布有关；输入功率越高，热效应引起的相对光程差就越大，波前畸变就越大，引起的热致退偏也就越严重，在同消色线图案中的环数就越多。     

径向偏振光的退偏机理及补偿方法

研究了非均匀泵浦状态下径向偏振光束的退偏机理及补偿方法。理论分析表明,非均匀泵浦条件下各向同性晶体横截面内由热致剪应力引起的剪切向热致双折射是导致径向偏振光退偏的主要原因。设计实验依次采用薄膜偏振片（TFP）测量法和纯度测量法评价了径向偏振光在非均匀泵浦条件下的退偏,其中TFP测量法用于检测径向偏振光的整体退偏,纯度测量法用于检测径向偏振光的局部退偏。在泵浦峰值功率1.1 kW下,两种评价方法测得的退偏量分别为2.34%和2.53%。基于理论分析和评价方法的结果,在退偏补偿方案的设计中采用相位调制与空间模式匹配相结合的方法,将径向偏振光的退偏量优化了59%,并获得脉冲能量为19.36 mJ,纯度为90.13%的皮秒径向偏振光,光束质量因子M2为3.8。     

热退偏损耗完全补偿的千赫兹电光调Q Nd:YAG激光器

为了同时补偿固体增益介质的热致双折射及热透镜效应,进一步提高重复频率1 kHz激光二极管(LD)侧向抽运高平均功率电光调QNd∶YAG激光器的输出功率,设计了一种完全消除热退偏损耗的双调Q开关谐振腔结构,此结构在传统调Q谐振腔的基础上沿着偏振片的退偏方向增加了一个调Q谐振支路,并使得激光从增益介质方向输出.实验结果表明,此激光器的单脉冲能量比单Q开关结构的非补偿腔输出能量高出74.7%.当侧面抽运的激光二极管输出脉冲能量达到307 mJ时,激光输出能量达到26.2 mJ,光-光转换效率为8.5%,光束发散角为1 mrad.     

磁光晶体GdYBiIG的磁致退偏效应

建立了磁光晶体磁致偏振特性测试系统。该系统采用中心波长为1538nm的WGY型半导体激光器，在0～1500mT的大范围可调磁场下，对光隔离器用磁光晶体GdYBiIG样品的退偏效应进行了测试。测试结果表明，达到磁饱和或接近磁饱和时，GdYBiIG晶体的偏振性能最优；达到磁饱和后，随着磁场的增强，出现了磁致退偏效应。分析了磁致退偏效应的产生机理，给出磁致圆二向色性及磁致线双折射是产生退偏的原因。实验测试与理论分析表明，根据磁光晶体GdYBiIG这种退偏效应的规律性，在利用该类晶体制作磁光器件时，外加磁场强度稍大于它的磁饱和强度即可。     

热效应对固体激光器偏振特性和基模输出特性的影响

分析了固体激光器中两种主要的热效应:热致双折射效应和热透镜效应.对于这些效应在固体激光器中表现出来的退偏效应、热透镜双焦效应和热透镜球差效应,以及它们对固体激光器基模输出功率的影响进行了分析.并通过4f成像系统和石英旋光器,对激光棒截面上所有各点进行点对点的补偿,消除了退偏效应.     

Nd∶YAG激光器热效应的计算模拟及实验研究

对Nd :YAG激光棒的热透镜效应、应力双折射、退偏效应采用自编软件进行计算模拟 ,并进行了相应的实验研究     

Nd：YAG激光器热效应的计算模拟及实验研究

对Nd:YAG激光棒的热透镜效应、应力双折射、退偏效应采用自编软件进行计算模拟,并进行了相应的实验研究.     

热容模式下片状激光介质的热畸变

利用有限元数值方法,模拟计算了热容模式下片状激光介质的瞬态温度分布和热应力分布及其波前畸变和应力双折射。结果表明:激光介质中的温度分布和热应力分布与抽运光斑及介质的几何形状密切相关。当抽运光斑未充满激光介质时,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,并且介质中最大拉应力和表面的最大轴向位移随抽运光斑尺寸缩小而增大;而当抽运光充满介质时,表面是压应力,较小的拉应力存在于介质内部。介质变形和热光效应(折射率随温度变化)是产生波前畸变的主要原因。热应力双折射对光束产生较大的退偏作用,从而影响激光器的输出性能。     

热容型板条激光器的感应折射率计算

高平均功率固体激光器的增益介质由于受热而容易发生畸变,如常用材料YAG,波前畸变和去偏振现象会同时发生,高热负载固体激光介质的热效应已成为制约激光器输出功率进一步提高的严重障碍。给出一种计算热容型板条激光器热感生折射率的方法。把YAG晶体的四阶压光张量从晶胞坐标系转换到实验室坐标系,采用经过坐标转换后的新的张量,可以分析在YAG激光器中任意应力分布引起的热感应双折射。进一步的计算表明,在zigzag板条激光器中,应力双折射率与板条从晶体毛胚上切割成材的角度有关。同时也对热容板条激光器的热效应和应力特性进行了二维的理论性概述。     

Nd:YAG激光器增大线偏振输出功率的实验研究

由热应力双折射产生的热退偏是限制Nd:YAG激光器线偏振输出功率的重要因素。本文理论分析并实验证明,相比于传统的[111]方向切割的Nd:YAG晶体棒,使用[100]方向切割的Nd:YAG晶体棒能够改善Nd:YAG激光器的线偏振态输出功率。在理论分析的基础上,实验中采用半导体侧面泵浦不同切割方向的Nd:YAG棒状晶体,比较[111]、[100]方向切割晶体的线偏振输出特性,实验证明[100]方向切割的Nd:YAG棒状晶体,有最小的晶体热退偏方向,可以提高激光器的线偏振输出功率。     

Calculation of thermal-gradient-induced stress birefringence in slab Lasers-II

In an earlier article, we clarified conceptual and numerical difficulties in applying previously published methods for calculating thermal-gradient-induced stress birefringence to crystalline laser media. In this paper, we present calculations of the stress-induced birefringence and depolarization loss in Yb:YAG slab lasers for both straight-through and zigzag propagation. The alignment of the crystal's axes with respect to the slab dimensions is shown to significantly determine the depolarization loss. In a realistic slab laser, the depolarization loss and its dependence on axis orientation is shown to vary from place to place within the gain medium due to changes in the local thermal gradient.     

YAG激光晶体热致双折射的非线性分析

为了克服线性模型在描述高功率运转的激光晶体时,热焦距和热致双折射计算值与实测值不符的缺点,采用非线性热传导模型,计算了常用[111]切割方向Nd:YAG激光晶体的热致双折射椭圆分布以及径向和切向热焦距。进行了平均热焦距数据测量和旋转线偏振光干涉实验,实验结果与理论分析吻合。结果表明,非线性模型对Nd:YAG激光晶体在高功率运转时的描述更符合实际情况,普适性更强。这一结果对于设计高功率径向或切向偏振固体激光器是有帮助的。     

不同类型板条形激光玻璃的泵浦功率负载特性

研究了不同类型的硅酸盐板条型钕激光玻璃的热物理性质与其耐泵浦功率密度的关系,并实验研究了某些激光玻璃的激光功率负载性能。