高斯反射率方形平凹腔激光模场的有限元分析

利用柯林斯公式和边界有限元方法，将方形球面镜腔的衍射积分方程转化为矩阵方程，并对高斯反射率方形平凹腔的模场分布进行了数值计算。研究结果表明，高斯反射率方形平凹腔具有较好的选模性能，可以应用于高功率激光器以获得高质量的激光光束。     

变反射率镜激光谐振腔输出光束特性分析

推导了变反射率镜激光谐振腔输出光束的传输特性，求得了其光斑大小Ｗ（ｚ），并对结果进行了分析。     

高斯镜平凸非稳腔本征模场的有限元数值计算

为了研究激光在高斯镜平凸非稳腔中的模式和相位特征,在SIEGMAN分析多元件非稳腔的理论基础上,采用有限元数值方法计算耦合输出镜镜面反射率为高斯分布的圆镜平凸非稳腔本征模场分布。将光场在腔内一次往返的ABCD系数代入惠更斯-基尔霍夫衍射积分方程,可以写出光场往返一次的衍射积分方程。将镜面分割成若干个等宽圆环,把衍射积分方程转化成矩阵相乘形式,经过数值计算,得到理想空腔和非共轴空腔优先起振的光场本征模式分布结果与相位特性。计算结果表明,当合适选择输出镜半径与高斯反射率分布,可以得到光斑半径为0.3cm的基模高斯光束输出,此计算结果与实验结果相符。同时也讨论了耦合输出镜对光束质量的影响。     

几种变反射率腔镜边界衍射光场强度的理论分析与比较

根据边界衍射波理论,对反射率呈高斯类函数(n=2)、抛物类函数(n=1,2)以及线性坡度递减分布的腔镜的边界衍射光场作了分析和比较,结果表明了反射率呈高斯类函数分布的腔镜能更有效地减弱边界衍射光场,获得高质量的准几何光学近似的基模光场。     

孔径光阑对圆镜对称腔光场的影响

利用衍射积分公式和自再现原理，将含孔光阑的圆镜对称腔横模满足的衍射积分方程分解为有限和矩阵方程，并利用求解矩阵本征值和本征向量的方法对该腔横模场分布进行计算。结果证明，孔径光阑的位置和尺寸直接影响激光输出模式和花样。     

变反射率镜非稳腔Φ20mm口径Nd：glass激光器研究

详细分析了高斯变反射率镜非稳腔的腔模和输出特性，给出了各阶横模的解析表达式。采用高质量的高斯变反射率镜在Φ２０ｍｍ大口径Ｎｄ：ｇａｌｓｓ激光介质上实验研究了这种腔的输出特性，获得了１０Ｊ级发散全角为０．１８ｍｒａｄ近衍射极限的高强激光束，该发散角只有相应普通非稳腔的１８％，同样泵浦时输出能量约为普通非稳腔的７０％。最后实验研究了这种腔结构的失谐灵敏性．     

变反射率镜耦合输出的高效率倍频Nd:YAG激光器的研究

采用合适的参数,使变反射率镜耦合输出的非稳定腔Nd:YAG脉冲激光器的倍频效率获得显著提高。当用KTP或DKDP晶体倍频时,倍频光的输出能量分别高达440mJ或300mJ每脉冲,倍频效率分别为60％和40％,光束发散角约为0.38mrad,接近衍射极限。     

由变反射率输出耦合镜构成的非稳定腔Nd:YAG激光器的研究

研究了由变反射率输出耦合镜构成的非稳定腔Nd:YAG激光器的特点。给出了激光参量与变反射输出镜非稳定腔的关系。     

新型板条激光器的离轴混合腔模场计算

报道了一种新型双板条离轴混合腔激光器。这种激光器结构通过改变传统的冷却方式和采用特殊的谐振腔设计，将使从第一块介质板条高温一侧出射的激光对称地进入另一块板条的低温一侧，从而可对由于温度分布不均匀造成的波面畸变进行一定程度的自校正，减少热效应的影响，可望提高激光器的输出功率和光束质量。利用快速傅里叶变换（FFT）对这种激光器的近场、远场以及相位等模场特性进行了数值计算。分析了波面畸变对输出光束质量的影响，并与常规双板条激光器进行了比较，结果表明这种新型双板条离轴混合腔激光器可以实现一定程度的波面畸变自补偿，从而获得更好的输出光束质量。     

腔镜热畸变对激光在大气中传输特性的影响

从虚共焦非稳定谐振腔的激光场出发,考虑谐振腔反射镜热畸变对光束的影响,利用快速傅里叶变换(FFT)研究激光光束在湍流大气中的传输特性.着重分析了反射镜热畸变对环形强化学氧碘激光在湍流大气中传输产生的影响,给出了在大气湍流影响下激光光束传输不同距离的强度分布.利用β参数和Strehl比来评价光束质量的特性,结果表明:随着...     

高斯反射谐振腔的非稳条件

本文由光学谐振腔的衍射理论求出了圆形球面ＧＲＭ腔的模式，并在此基础上导出了ＧＲＭ腔的非稳条件．     

不同夹持方式下不同高反膜系腔镜的热形变分析

在研究高功率激光辐照下激光器腔镜表面热形变分布时通常会忽略其表面镀有的高反射膜系。利用有限元分析软件ANSYS比较了特定激光辐照(吸收功率250W,外环半径4 cm、内环半径2 cm的同轴环形光束,30s)下的高反腔镜在不同夹持方式下的热形变分布,同时考虑了腔镜表面镀有的两种不同高反膜系及膜系中的驻波场的影响,并与通常忽略膜系的情况进行了对比分析。研究表明,采用压圈法时,三种情况下热形变分布的差异相对较小;采用压板法时,三者形变分布产生了明显的差异,镜面中心可能上凸、下凹或者平缓;采用三点法时,尽管镜面中心热形变分布较为平缓,但在环状光束辐照区域内三者仍有明显差异。因此,膜系内驻波场对腔镜热形变分布的影响不能轻易忽略。     

抛物反射镜对高斯束变换特性的研究

在准光技术的研究和应用中,利用解析公式设计准光系统具有方便快捷的优点。采用解析公式设计透镜和椭球反射镜组成的准光系统都得到与实际吻合的良好结果。但在使用解析公式计算抛物反射面对高斯束的变换特性时存在较大误差,不满足设计抛物面组成的准光系统的要求。为解决此问题,在Ka波段利用CST 全波分析软件对高斯束经抛物面镜的变换特性进行大量仿真并进行相关的数据处理,对经典解析公式进行了校正。校正后的公式对于在Ka波段和W波段的高斯束斜入射抛物面镜问题上的计算结果与全波仿真结果有较好吻合,可以用于设计相关准光系统,同时也消除了使用全波仿真软件带来的耗时长及占用计算机空间大等问题。     

高斯光束经波长级圆孔衍射的轴上光强特性

基于横截面上精确表述的光强和精确的衍射场公式 ,对高斯光束经波长级圆孔衍射的轴上光强特性进行了研究。结果表明 ,高斯衍射光束的轴上光强特性取决于初始高斯半宽度w0 和波长级圆孔的孔径R。对于w0 /R≥ 1的高斯衍射光束 ,轴上光强存在的极值个数和出现的位置仅由比值m=2R/λ决定 ,最大的轴上光强均出现在N =R2 / (λz) =1的地方 ;至于轴上光强极值的峰和谷明显与否 ,取决于w0 /R的比值 ,比值越大 ,轴上光强极值的峰和谷就越明显。当w0 /R的比值足够大时 ,就趋向于平面波入射时的情形。而对于w0 /R<1的这一类高斯衍射光束 ,轴上光强存在特定的演化规律 :随着初始高斯半宽度的减小 ,轴上光强极值个数逐步减少直至全部消失。     

光阑对部分相干光束轴向偏振特性的影响

为了对控制光束传播的质量提供理论依据,采用光束相干-偏振矩阵理论中柯林斯公式,对高斯谢尔模型光束经光阑衍射后的轴向偏振特性进行了理论研究和数值分析.结果表明,由于光阑衍射,使得高斯谢尔模型光束的偏振出现非均匀分布,光束偏振度沿轴向出现振荡现象,并且随着光阑截断参数的减小、光束空间相干长度的增大以及传输距离的增大,振荡逐渐增强.相比之下,光束在自由空间沿轴向传输时,在近场区偏振度分布均匀,随着传输距离的增大、空间相干长度的减小,偏振度沿轴向分布逐渐增大.利用光阑可对部分相干光的轴向偏振传输特性进行控制,对实际应用有重要的参考价值.     

1D VRM非轴对称虚共焦腔(Nd，Ce)：YAG板条激光器的实验研究

对(Nd,Ce):YAG板条固体激光器提出了一维变反射率镜(1D VRM)非轴对称虚共焦腔,并与平行平面腔和旋转对称变反射率镜(2D VRM)虚共焦腔等腔型作了实验比较研究。结果表明,1D VRM虚共焦腔适音板条固体激光器, 兼顾输出激光效率和光束质量。     

轴棱锥非圆对称加工误差对贝塞耳光束质量的影响

在惠更斯-菲涅耳衍射积分理论和稳相法的基础上,分析了轴棱锥非圆对称加工误差对其所产生的零阶贝塞耳光束(J0光束)质量的影响,对CCD拍摄的贝塞耳光斑图样进行了数值模拟。计算结果指出,当轴棱锥的截面为圆对称的理想加工时,轴棱锥产生的光场分布为近似理想的零阶贝塞耳光。当存在非圆对称加工误差,且截面为椭圆形时,衍射光斑将偏离J0光.随着椭圆半长短轴之差的增大,偏离程度增大。实验结果和理论模拟吻合得很好。     

环形腔氦氖激光器加速寿命试验分析

为了找到特定条件下使用环形腔氦氖气体激光器寿命估计理论模型与寿命试验方法,文中假设环形腔氦氖激光器的工作寿命分布规律,在大电流应力下满足威布尔分布,选取电流作为加速应力,对环形腔氦氖激光器进行加速寿命试验。通过最小二乘法对试验数据进行处理,试验结果验证了假设的正确性,得出了环形腔氦氖激光器在正常工作电流下的特征寿命,可以通过大电流应力下的特征寿命来计算,有效缩短了试验时间。