角锥棱镜腔Nd:YAG固体激光器特性的理论分析

理论分析了角锥棱镜腔Nd:YAG固体激光器的特性,通过数值模拟得出结论,角锥棱镜谐振腔对角锥棱镜的平移失调有一定的敏感性,而对输出镜的角度失调是不敏感的.利用菲涅耳一基尔霍夫衍射方程,模拟出角锥棱镜腔近场模式,该模式由六个瓣状结构组成,与实际光斑相吻合.根据斯托克斯参量分析出,角锥棱镜出射光的偏振态随角锥棱镜转动发生改变,出射的椭圆偏振光的椭圆率和方位角随着角锥棱镜的转动发生改变.     

角锥棱镜阵列谐振腔输出模式研究

为了研究角锥棱镜阵列谐振腔的输出特性,利用角锥棱镜阵列作为后腔镜,与平面镜构成角锥棱镜阵列谐振腔,模拟计算了角锥棱镜阵列谐振腔输出模式的近场及远场分布,理论分析了谐振腔的相干输出,实验获得了采用该腔型的钕玻璃激光器的输出模式的近场及远场分布.结果表明,模拟计算与实验得到的模式分布相吻合,近场光斑外形为六边形,与角锥棱镜...     

角锥棱镜腔Nd3+:YAG激光器被动锁模的理论分析和实验研究

报道了角锥棱镜腔Nd3 :YAG激光器的被动锁模理论分析和实验研究.理论分析并数值模拟了角锥棱镜旋转导致的腔内偏振态和光强的变化.利用偏振镜得到了线偏振的脉冲激光输出,并且和角锥棱镜一起改变腔内偏振态.实验中通过旋转角锥棱镜改变腔内的偏振态,调节腔内光强,得到被动锁模和被动调Q两种状态的脉冲输出,与理论分析的结果相一致.     

角锥棱镜腔Nd：YAG固体激光器的电光调Q

通过在腔内插入偏振分光镜,克服了角锥棱镜腔激光器不能进行电光调Q的弊端,实现了角锥棱镜腔Nd：YAG激光器的电光调Q脉冲输出。根据改进的速率方程对电光调Q特性进行分析,数值模拟表明,腔内阈值反转粒子数、脉冲峰值功率、脉宽和脉冲能量随角锥棱镜的转动呈周期性变化。实验获得电光调Q脉冲,最高能量高达190mJ。转动角锥棱镜获得不同脉宽和能量的调Q脉冲,脉宽变化为5．45ns,能量变化为15mJ,与理论分析相一致。     

角锥棱镜腔Nd∶YAG固体激光器的电光调Q

通过在腔内插入偏振分光镜,克服了角锥棱镜腔激光器不能进行电光调Q的弊端,实现了角锥棱镜腔Nd∶ YAG激光器的电光调Q脉冲输出.根据改进的速率方程对电光调Q特性进行分析,数值模拟表明,腔内阈值反转粒子数、脉冲峰值功率、脉宽和脉冲能量随角锥棱镜的转动呈周期性变化.实验获得电光调Q脉冲,最高能量高达190mJ.转动角锥棱镜获得不同脉宽和能量的调Q脉冲,脉宽变化为5.45ns,能量变化为15mJ,与理论分析相一致.     

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)     

折叠腔He-Ne激光器中角锥棱镜直角误差分析

首次研究了应用空心角锥棱镜的折叠腔免调试He-Ne激光器系统.根据矩阵光学理论分析了角锥棱镜的直角误差对其光路反射特性的影响,并应用于折叠腔免调试He-Ne激光器系统,定量给出了返回光线偏角误差与棱镜直角误差的线性关系,计算了免调试激光器系统中角锥棱镜直角误差的临界值.这一结果对控制折叠腔免调试激光器中的角锥棱镜加工误差具有指导意义.     

角锥棱镜谐振腔输出模式模拟研究

为了探究角锥棱镜谐振腔输出模式的分布,在考虑角锥棱镜存在二面角加工误差的情况下,采用矩阵光学方法和矢量运算方法,建立了一套角锥棱镜反射模型,给出了角锥棱镜谐振腔输出模式的计算公式及数值模拟计算方法。用傅里叶变换方法和Fox-Li迭代法数值模拟得到了理想角锥棱镜谐振腔及存在二面角加工误差时的角锥棱镜谐振腔的输出模式。模拟结果表明:理想角锥棱镜谐振腔输出模式由六个均匀分布的对称的瓣状结构构成,而存在二面角加工误差的角锥棱镜谐振腔的输出模式中各个区域的强度分布不对称。     

热不灵敏激光谐振腔补偿特性研究

为了实现热容激光器远场可聚焦性的实时控制,采用角锥棱镜阵列作为准相位共轭反射镜对光束波前进行被动式实时补偿。详细研究了阵列角锥棱镜谐振腔的光学特性,通过优化谐振腔的构型,进行腔内滤波,抑制角锥之间的共轭模式,获得了在保持90%输出能力条件下的单模输出,中心主斑能量集中度提高了约4.5倍,远场可聚焦性与传统的平-凹腔比提高约10倍。结果表明,角锥棱镜阵列谐振腔具有热不灵敏的特性,可显著提高热容激光器的远场聚焦能力。     

定向棱镜谐振腔的矩阵光学分析

利用矩阵光学的分析方法对定向棱镜谐振腔的传输矩阵、失调特性和场特性进行了分析和近似计算.通过等价的方法计算了定向棱镜与平面输出镜构成自准直的临界腔结构,也可以获得稳定腔或非稳腔结构;自准直,临界腔失调灵敏度为零,具有很强的抗失调能力,从而保证光束质量不致下降;研究了定向棱镜的Jones矩阵,可实现模式选择,定向棱镜腔中有6种本征模式.     

角度误差影响运动角锥棱镜反射特性的理论分析

角度误差对运动角锥棱镜反射特性有何影响,国内未见报导。本文根据矩阵光学理论证明了,角度制造误差将引起运动角锥棱镜反射光束空间方位的随机改变,但其改变属于高阶小量。这个结论对于将角锥棱镜作为He-Ne激光频率分裂位移传感器动镜使用,具有指导意义。     

失调正交棱镜腔的分析

使用传输矩阵方法推导出了稳定正交棱镜腔失调灵敏度参量的公式。本文所得结果在理论上说明了这类棱镜腔具有对失调不灵敏和机械稳定性高的优点。     

定向棱镜激光腔模式模拟研究

为了探究定向棱镜谐振腔激光模式分布情况,通过连续利用反射系统的光线矢量的反射定律,推导出具有二面角误差的角锥棱镜相位模型,首次创新性地建立了定向棱镜腔的光场数学模型,并运用FOX-LI的理论。研制了一套求解各种腔形的稳态模的场分布软件。用这套软件模拟出了定向棱镜谐振腔自再现模的分布。同时,针对免调试固体激光器（定向棱镜腔）进行实验,将模拟所得结果与实际激光器的输出近场、远场光斑,以及与光束质量分析仪检测分析结果进行了对比,取得了较好的效果。     

角锥阵列相位精密调整机构设计及锁相实验

为了校正角锥棱镜阵列中子孔径的piston误差,设计了一种多单元一维相位精密调整机构,提出了一种基于相干合成原理的角锥棱镜阵列piston误差检测、调整方法。首先,设计了一种机械装置使单个角锥棱镜能够进行一维相位调整;其次,利用远场成像原理,分析了角锥阵列piston误差对远场衍射成像的影响;最后,基于远场光斑的不同,提出了一种角锥阵列piston误差的检测、调整方法。实验结果表明:角锥阵列相位精密调整机构能够达到0.1 μm级的调整精度,通过观测角锥棱镜阵列反射光束远场衍射图像,调整角锥棱镜单元相对位置,将反射光束PIB提升至0.49,远场图像接近仿真结果,基本实现了角锥棱镜阵列子孔径的piston误差的校正,提升了角锥棱镜阵列使用效率,扩展了角锥棱镜阵列使用场景。     

角锥棱镜阵列像差仿真与实验研究

阐述了全光路像差校正自适应光学系统的工作原理,明确了全系统的校正能力受制于角锥棱镜阵列的面形像差.针对工作在0.6328μm波长的全光路像差校正自适应光学系统,从仿真的角度研究了3种角锥棱镜阵列,研究了角锥棱镜阵列的组成单元--角锥棱镜的综合角误差在2"以内时,角锥棱镜阵列的面形像差可以忽略.用WYKO干涉仪测量了实际角锥棱镜阵列内每个角锥棱镜的波像差,根据波像差计算的综合角误差,拟合了角锥棱镜阵列的面形,验证了仿真结果.     

角锥棱镜谐振腔的本征偏振态

利用琼斯矩阵方法,对角锥棱镜谐振腔的本征偏振态特性进行了分析,首次发现在角锥棱镜腔激光器中存在两种彼此独立的本征偏振态,对于增益各向同性介质,这种本征偏振态为线偏振.该结果从理论上解释了角锥激光器输出光的相干特性.     

角锥棱镜的入射角及有效反射面积分析

基于角锥棱镜的基本结构及定向反射的光学特性,证明了同一光束出射点与入射点的对称关系以及不同入射光束出射点与对应顶点投影点的偏移量关系。推导出不同入射条件下角锥棱镜最大入射角及有效反射面积的理论计算方法,并给出最大入射角随方位角和折射率变化的规律图线及有效反射面积随入射角、方位角、折射率变化的规律图线。研究为角锥棱镜阵列的有效反射面积、回波能量的计算、误差分析等提供理论基础,且对正确设计使用角锥棱镜具有重要的理论指导意义。     

微角锥棱镜阵列回归反射器衍射特性

本文利用角锥棱镜阵列单元有效反射面积的反演投影法,计算了两种角锥棱镜阵列回归反射器的衍射特性。具体计算了不同观测角、不同单元惊讶下角锥棱镜阵列的光强反射率,指出这种角锥棱镜阵列回归反射器在衍射特性上的差异,为其制作和选用提供了一定的参考数据。     

采用相位共轭和波前探测技术的高精度瞄准方法

介绍了一种基于相位共轭和波前探测技术的小于(1)μrad精度的光束瞄准方法.使用角锥棱镜阵列作为相位共轭器件,与哈特曼波前探测器探测发射光束和信标光束波前,能有效克服阵列中角锥棱镜之间的平移相差和充分利用角锥棱镜附加相位的对称特性,哈特曼波前探测器测量的角锥棱镜反射光束的相位是入射光束相位的共轭,测量波前可以用来精确标...     

角锥棱镜后向衍射特性的Zemax分析

当角锥棱镜(CCR)作为激光的合作目标时.其后向空间衍射特性是进行系统设计所必须考虑的.Zemax具有强大的物理光学计算能力,可对非序列光学元件角锥棱镜的后向衍射特性进行仿真,仿真结果精度高,方法简便具有通用性.首先建立了角锥棱镜的几何模型.分别计算了在垂直和倾斜入射条件下,理想和具有二面角误差角锥棱镜近场和远场的衍射图样,最后考虑偏振效应下角锥棱镜的衍射图像,将近场模拟结果与实际测量值进行了对比,具有非常好的一致性.根据定量的仿真计算结果,得到了一系列有益于工程设计的结论,借助于Zemax,将对不同使用要求的角锥棱镜及其系统设计产生极大便利.