非链式脉冲DF激光器非稳腔设计与实验研究

采用正支虚共焦腔型对非链式脉冲DF激光器进行非稳腔参数设计并开展实验研究,通过与平凹型稳定腔的对比,揭示了非稳腔在压缩激光远场发散角、提升光束质量方面的显著优势。选取能体现远场能量集中度以及实际光束与理想光束偏移程度的衍射极限倍数β为光束质量评价参数,实验中以86.5%环围能量定义光斑大小,并利用90-10刀口法测量光斑尺寸。通过对不同放大率及模体积的9组非稳腔实验结果的对比,得到了设计优化非稳腔结构参数的规律。综合输出能量、远场发散角、衍射极限倍数β三方面因素,得到了最佳非稳腔参数为放大率M=1.89,后反射镜口径D=40mm,此时激光远场发散角(全角)为0.74mrad,β=1.35,输出能量为1.86J,峰值功率为16.4MW。     

非稳腔-稳腔混合腔失调特性理论研究

非稳腔-稳腔混合腔的失调特性得到了理论上的研究.当调节混合腔的输出耦合镜几何参数改变时,通过Fox-Li数值迭代法计算其基横模的损耗来研究腔的失调特性.发现混合腔在稳腔方向上不易失调;混合腔的不稳定主要来自于非稳腔方向,且主要来自于输出耦合镜在非稳腔平面内的转动,或者垂直于光轴的平移;偏轴非稳腔要比对称非稳腔稳定.利用混合腔中非稳腔方向易失调的特性,可以设计调Q方案.在正支共焦偏轴非稳腔-稳腔混合腔中应用声光调制器在非稳腔平面内实现声光调Q的可行性,得到了理论的证明.     

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。     

分析非稳腔的几种方法

在《激光原理》非稳腔的教学中,广泛使用由Siegman提出的高斯成像方法,其特点是比较直观,便于理解.但对复杂非稳腔,使用这一方法计算十分繁冗.我们曾首次使用牛顿成像方程递推,对多元件非稳腔给出了公式化描述,使计算大为简化。对非稳腔基模的正则描述首推ABCD矩阵法。本文拟结合《激光原理》教学和光腔设计,对     

片状陶瓷YAG激光器的束转动90°环形非稳腔设计与数值模拟

提出将束转动90°环形非稳腔应用于片状陶瓷YAG激光器的设计。该设计采用两个薄片状YAG增益介质垂直放置形成屋脊镜,与另一屋脊镜共同构成光束旋转系统。采用快速傅里叶变换方法,计算了该腔的空腔模式分布。分析了该腔对抽运不均匀影响光束质量进行补偿的机理。并以片状增益介质侧面抽运不均匀为模型,计算比较了束转动90°环形非稳腔与常规腔的光场分布。说明束转动90°环形非稳腔应用于固体激光器,对抽运技术引起的不均匀增益平均化,改善了光束质量。为束转动90°环形非稳腔在固体激光器的应用提供依据。     

大功率CO2激光切割的初步研究

本文作者应用2-3千瓦大功率连续CO2激光对2毫米厚的低合金钢板及5毫米厚的不锈钢板进行切割，研究了激光切割的工艺参数，并比较了非稳腔输出的单模和稳腔输出的多模切割的结果。     

平凸非稳腔Nd:YAG激光器

本文简要地叙述了平凸非稳腔的参数和设计方法;介绍了平凸非稳腔Nd:YAG激光器单次工作时两种不同参数腔的对比实验和重复频率为16次/秒时热透镜效应的补偿实验结果。单次工作时输出调Q咏冲能量可达150毫焦耳,光束发散全角为0.23毫弧度,接近衍射极限。     

基于非稳腔的非链式脉冲HF激光光束质量优化

采用正支虚共焦非稳腔对非链式脉冲HF激光谐振腔进行了优化,提高了激光光束质量。采用不同放大倍率和不同模体积直径,设计了5种不同参数的激光谐振腔。利用聚焦法测量了焦面远场光斑,采用衍射极限倍数法分析了激光光束质量变化规律,比较了不同腔参数激光脉冲能量的变化规律。实验结果表明,非稳腔放大倍率大于2.5倍情况下,可以得到约2.3倍衍射极限的激光输出。为了得到较好的实验结果,在实验所用的放电电极结构下,激光模体积直径控制在增益区截面直径的80%以内情况下得到的光束质量较好。     

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。     

圆对称非稳腔的光束发散度问题

本文研究了非稳腔激光束发散度与腔的放大倍数的关系,并提出了非稳腔设计的原则。     

非稳腔几何共轭光线的特征

本文使用矩阵光学方法对非稳腔中的基模作了分析,得出了g参数图上各类非稳腔共轭物象点的分布规律。     

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。     

环状耦合输出的90°束转非稳腔的模场计算

利用FFT方法对环状耦合输出的90°束转非稳腔在小放大倍率(M=1.2)情况下的模场畸变进行了数值模拟,分析了镜面倾斜和像散对输出光束质量的影响程度,并与常规环形非稳腔进行了比较,结果表明,环状输出90°束转非稳腔比常规环形非稳腔具有更优良的特性.     

虚共心型介稳腔输出特性的研究

设计并实验研究了用于钕玻璃激光器的几种虚共心型介稳腔系统,并与几种其他常用腔型(稳定球面腔、平行平面腔、非稳腔)的输出特性作了比较.实验结果表明,虚共心型介稳腔输出激光束具有低发散角、高亮度和场图分布均匀性高等优点.     

非稳腔运转的准分子激光器

设计了一正支望远镜型非稳腔准分子激光器,与稳定腔相比,非稳腔激光的发散角垂直方向缩小了五倍,水平方向缩小了十倍。     

环状耦会输出的90°束转非稳腔的模场计算

利用FFT方法对环状耦合输出的90°束转非稳胜在小放大悟率（M=1．2）情况下的模场畸变进行了数值模拟,分析了镜面倾斜和像散对输出光束质量的影响程度,并与常规环形非稳腔进行了比较,结果表明,环状输出90°束转非稳腔比常规环形非稳腔具有更优良的特性。     

固体激光器基模热稳腔的设计

本文运用矩阵光学求得含有厚透镜的谐振腔的等效腔参数,再根据腔的热稳条件,对腔的特性进行了分析,并给出了各类固体激光器的基模热稳腔的设计公式及图表。     

10J级二极管抽运非稳腔薄片激光器

利用ABCD传输矩阵对多片串接正支非稳腔进行分析,给出了谐振腔最优参数,并利用谐振腔自再现条件计算不同薄片上的振荡光束尺寸,根据理想谐振腔阈值条件,得到谐振腔的输出能量。针对上述分析进行了实验验证,在非稳腔放大率为2.0、重复频率为25Hz、脉宽为250μs的条件下,输出单脉冲能量为10.52J,斜效率为22.75%,实验结果与理论设计基本吻合。     

非稳腔运转的准分子激光器

设计了一正支望远镜非稳腔准分子激光器，与稳定腔相比，非稳腔激光的发散角垂直方向缩小了五倍，水平方向缩小了十倍。     

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。