光学谐振腔的等价共焦腔方法

在激光物理的有关文献和著作中,对于一般球面腔中激光束的空间特性和频率特性的处理都是根据谐振腔中光场的自洽积分方程。鉴于解自洽积分方程对一般球面腔来讲是一个相当繁复的     

对等价共焦腔方法有关问题的进一步讨论

根据我们的教学实践,认为在“激光原理”和相关的课程中使用激光束特征参数的自再现变换规律来建立光腔的模式理论要比目前对稳定腔用的等价共焦腔方法简明而规范。本文在讨论的基础上拟对此作进一步分析。主要论点为:1.激光束的传输变换问题可用ABCD定律处理。加上特征参数(对稳定腔为复参数q,对非稳腔为球面波曲率半径R)的     

对等价共焦腔方法的质疑

一、问题的提出 建立稳定球面腔模式理论的一种途径是利用等价共焦腔方法。其关键是要使用等价共焦腔的存在和唯一性定理,即对任一稳定球面腔有唯一等价共焦腔存在,其本征模在球面腔两反射镜处的等相面曲率半径PGi等于腔反射镜的曲率半径ρi:     

共焦腔模失配对腔内功率和腔精细常数的影响

本文根据高斯光束空间传输场强表达工，与多光束迭加原理，计算了不同腰斑半径的高斯基模注入共焦Ｆ－Ｐ腔时，腔内功率和腔精细度随共焦腔离焦量的变化关系，绘出了腔扫描时的透射峰曲线，在计算中考虑了附加相移的影响。结果说明注入光腔的腰斑半径与腔模腰斑匹配愈好，离焦量对腔内功率影响愈小。     

圆镜共焦腔低阶模及其类基模参数的计算方法

本文介绍了各轴对称低阶模舶光斑半径，光强及光能的计算方法，并给出了它们的归一化曲线。对于以基模为主同时又包含有少数几个低阶模构类基棋．定义了多模系数，计算了简单多模系数，并推导了测量多模系数的实用公式。     

圆形镜共焦腔模式分布的有限元数值计算

利用有限元法,对圆形镜共焦腔的模式分布进行数值计算,结果表明：当菲涅尔数较小时,最低损耗模式为低阶模,而菲涅尔数较大时,优先起振的模式为高阶模。     

虚共焦腔中存在会聚球面波的实验证明

文献（１）认为会聚球面波不满足自再现条件，即腔内不存在稳定的会聚球面波。本文用实验证明了在虚共焦腔中存在会聚球面波，并得到了稳定的会聚球面波输出。     

腔镜倾斜扰动对正支共焦腔输出光束模式的影响

针对激光器出光过程中腔内像差扰动带来的光束质量下降问题,分析了正支共焦腔腔镜倾斜扰动对调腔光模式的影响,采用等效透镜波导法计算了凹、凸腔镜倾斜失调状态下的调腔光模式分布、泽尼克(Zernike)像差系数。同时采用哈特曼-夏克(Hartmann-Shack)波前传感器方法对此进行了实验定量研究,用模式法进行了波前重构。得到了扰动量与泽尼克像差的定量关系。结果表明,凹镜倾斜扰动对腔模的影响大于凸镜,对于大菲涅耳数非稳腔,腔内倾斜扰动量与腔外泽尼克倾斜系数具有良好的线性关系,若对凹、凸腔镜分别施加等量倾斜扰动,带来的腔外泽尼克倾斜系数比率约为光腔放大倍率。且腔模倾斜像差增加的同时还将导致离焦、像散等高阶像差的增大,因此作腔内相位补偿或校正时,应使补偿或校正平面尽可能靠近凹面镜;最后对实际激光束与He-Ne调腔光束的异同作了简要比较。     

带有输出小孔的半共焦腔模模特性

我们利用李先枢提出的光学无源谐振腔的矩阵理论,对带有输出小孔的半共焦腔横模特性作了计算,结果表明: 一、在菲涅耳数FN相同的条件下,半共焦腔的临界菲涅耳数N_c要比共焦腔的大得多,但比平     

The degenerate multimode confocal resonator

The simultaneous excitation of the fundamental and higher order radial modes in a degenerate confocal resonator leads to destructive interference between modes on the optic axis and hence reduces the power coupled by an axial iris. This mode competition may be reduced drastically by proper control of the aperture flux distribution and is of particular significance when the resonator is used for the power combining of solid-state sources.     

基于H-S波前传感器的正支共焦腔准直技术研究

采用H-S波前传感器对非稳腔进行了实验调腔技术研究,指出了正支共焦腔调腔的原则,以输出光束近场强度和相位分布这一双重依据作为谐振腔是否调好的标准.进行非稳腔调腔时,首先应当保证整个光路共光轴使输出强度分布均匀,但此时光束中可能还包含离焦等高阶像差,因此在腔外用Hartmann-Shack波前传感器进行光束相位测量,得到了35阶像差Zemike系数、波面PV和RMS值,进一步计算得到环围能量曲线等,从而可以全面了解输出光束质量并能有针对性地对光腔进行调整,达到较理想的光腔共轴状态.     

正支共焦非稳腔输出光束质量的研究

对横流电激励连续CO_2激光器正支共焦非稳腔的环形输出光束,进行了近场和远场光斑图样和强度分布理论计算及实验测量,两者基本一致.     

Investigations of an unstable confocal resonator on a chemical laser system

Preliminary experimental results are reported on the successful mating of an unstable confocal resonator with an HF chemical laser.     

大孔耦合输出的虚共焦非稳腔的研究

本文提出了一种新颖的、应用于高功率激光器的复合谐振腔——大孔耦合输出的虚共焦非稳腔。对这种腔的设计作了细致的分析,并给出设计方法。同时对该腔的激光模式进行了理论和实验研究,理论和实验结果相吻合。输出的最大激光功率为750w,相应的光电转换效率为8.0％,输出激光的远场发散角为1.73mrad。     

自成像共焦腔一维光纤激光阵列相干合成的实验研究

利用自成像共焦腔,开展了一维光纤激光阵列相干合成的实验研究,实现了掺Yb3+双包层光纤激光阵列的相位锁定,得到了基于一维光纤激光阵列自成像共焦腔的远场强度分布图样。根据其数学模型及理论计算,合理选择了空间滤波器宽度,验证了空间滤波器在合成激光不同位置对不同相干成分模式所引入的损耗抑制作用,从实验上证实了空间滤波器在相干合成中实现模式选择的机理。     

Simplified equivalent circuit for a piezoelectric resonator with high electromechanical coupling

A simplified equivalent circuit, which has been used for a resonator with low electromechanical coupling is still a good approximation for a high coupling resonator, provided that the parallel capacitance is so chosen that the circuit yields the exact antiresonance frequency. All the circuit constants can be experimentally determined.     

Properties of an unstable confocal resonator CO2laser system

The results of an experimental and theoretical study of the properties of a confocal unstable resonator used with a conventional CO2-N2-He laser operating at 10.6 μ are presented. Measurements were made of the near- and far-field intensity distribution of the aligned resonator for Fresnel numbers of 3.7, 6.1, and 7.1. Fundamental mode operation was achieved in all cases. Beam steering and mode degradation associated with mirror misalignment were also studied experimentally. Suitable geometric models have been developed to account for 1) the sensitivity of the resonator output coupling and center far-field intensity to variations in the resonator length and mirror curvatures, and 2) the sensitivity of the beam direction and power to angular misalignment of the mirrors.     

Influence of a low-Q shunting medium on the equivalent parameters of a cavity resonator

The influence of the dielectric loss of a low-Q shunting medium on the parameters of the equivalent circuit of a cavity resonator is analyzed. The effect is studied for a radial cavity resonator partially filled with a lossy medium. The influence of field absorption by the shunting medium on the frequency and Q factor of the oscillation excited in the cavity and, consequently, on the parameters of the equivalent oscillatory circuit is studied by means of electrodynamic modeling. It has been found that the loss level changes not only the Q factor but the characteristic impedance of the equivalent circuit.     

正支共焦非稳定腔输出光束能量分布的实验研究

对燃烧驱动超声扩散混合型连续波DF化学激光器正支共焦非稳定谐振腔输出光束,作了近、远场能量分布的实验研究,测量表明,实测与理论分析基本一致.