高斯反射率镜谐振腔的非稳条件

根据非稳腔的横向放大率和点源位置必须为实数,求出了高斯反射率镜(GRM)谐振腔的非稳条件。并指出高斯反射率镜不可能构成非稳腔。     

百瓦级环形非稳腔板条激光器腔内校正

提出一种环形非稳腔结构,该结构将传统驻波非稳腔腔内的非共轭像差校正转换为共轭像差校正。搭建了百瓦级环形非稳腔Nd:YAG板条激光器,采用59单元自适应光学系统对腔内像差进行校正。利用980 nm参考光束和Shack-Hartmann波前传感器测量腔内像差,采用加权最小二乘法复原波前像差,最后用倾斜镜和变形镜进行校正。最终在低抽运功率下将输出功率从105.8 W提高到113.1 W,光束质量β因子从6.98优化到2.33。该研究为环形非稳腔应用于高功率固体激光器并获取高输出光束质量提供了一种技术途径。     

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。     

含虚元件谐振腔的约束稳定性

本文讨论了腔内含虚元件的激光谐振腔,根据非稳腔的放大率和点源位置必须是实数这一结论,求出了腔内含虚元件的谐振腔的非稳条件。     

非稳腔的热稳定性分析

本文以非稳腔的放大率为特征量,讨论了非稳腔的热稳问题,求出了非稳腔热稳条件的解析解。     

非稳定共振腔的波型限制特性

采用几何光学和干涉仪理论,分析了较大菲涅尔数情况下,非稳腔内不同波型的区分方法以及它们彼此间的损耗率差异;讨论了腔的波型限制能力与腔的几何参数(腔长、横向通光孔径、波面放大率)之间的关系.     

虚共焦非稳腔的设计

由于虚共焦非稳腔的腔长,输出耦合率,腔镜曲率半径,工作物质直径,放大率等参数的相互依赖关系,因此非稳腔的设计是比较复杂的。本文主要叙述一种类似图解的方法,使设计简化,并且直观,避免了设计中的盲目性。设计者可根据自己不同的要求,在图上进行反复比较,求得一套合适的非稳腔参数。其次对平行平面腔与非稳腔的光束质量进行了比较实验。     

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.     

非稳腔的矩阵光学分析

对非稳腔基模的分析广为使用Siegan引入的几何成象法。教学中可能遇到问题是:(1)符号法则。例如,共轭物象点位置的正负在使用凸面镜和凹面镜时有不同规定,成象公式也得针对不同腔型分别写出。(2)在有关公式中开方前正负号是按“象点稳定性”来舍取的,但教材中一般未对此作严格     

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。     

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．     

非稳腔腔镜准直度判定的新方法

腔镜准直是实现非稳谐振腔正常工作的前提.目前,对非稳腔腔镜准直采用的最普遍的方法是人工调腔,该方法过于依赖人的主观认识和经验水平,因此调腔精度十分有限.为了对导引光近场干涉条纹的对称性进行更加客观准确的判断,提高非稳谐振腔腔镜的准直精度,提出了一种对条纹图在水平和垂直方向上进行灰度投影,并以投影曲线中各级峰(谷)值位置...     

环形非稳腔倒向波抑制的计算分析

通过自洽方程,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.通过改变腔长、放大率等参数计算,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.当正,倒向波的频率重合时,竞争最大,抑制效果最好,正向波输出功率有所下降.对于特定的结构,存在最佳的放大率,使正向波的输出最大.通过FFT方法,可知环形输出功率增大,光束质量下降.计算所得的结果表明,抑制镜的引入能增大输出功率,可根据结果选择合适的参数.     

离轴非稳腔导引光多光束干涉与远场图样研究

研究光腔内导引光的往返振荡物理过程与传播特性有助于理解、判断光腔的准直失调状态。离轴非稳腔作为一种兼具高提取效率与高光束质量的混合非稳腔,调腔导引光在离轴非稳腔中的振荡物理过程研究鲜有报道。通过理论计算与实验研究了导引光在离轴非稳腔内的多光束干涉过程及其远场传播特征,在实验中搭建了离轴非稳腔（X方向为平凹稳定腔,Y方向为共焦非稳腔）导引光研究装置,通过凹球面镜小孔注入波长为632.8 nm的基模高斯光束,开展了光腔准直与导引光远场图样研究,实验结果与计算结果吻合较好。计算与实验结果表明：离轴非稳腔的干涉图样与传统共焦非稳腔/稳定腔不同,调腔导引光在腔镜小孔注入处出现椭圆“水滴”状干涉图样,该图样亮度较高,可以用于判断光腔的准直状态。输出导引光的远场光斑在Y方向上是不同振荡阶次的亮核光斑,其中高阶次亮核光斑可用于指示红外激光的远场光斑位置。     

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。     

几何参量对非稳腔CPM Nd:YAG激光器输出稳定性的影响

锁模激光器的稳定性问题一直受到人们的重视,本文讨论几何参量(L,R)对非稳腔CPM Nd:YAG激光器输出稳定性的影响。经过传输矩阵运算,CPM非稳腔的稳定性因子为f=(2g-1)±     

非稳腔CPM,Nd∶YAG激光器的腔结构分析与染料浓度的选择

本文分析由凸面全反射镜和抗共振环组成的非稳腔对撞脉冲锁模Nd∶YAG激光器的腔结构,研究了腔长和染料浓度对输出性能的影响,由此得到较佳的工作条件和实验结果。     

关于非稳腔热稳定性分析的补充

在文献［１］中，以放大率Ｍ为特征参数讨论了非稳腔的热稳定性，并得到了热稳条件的解析解。本文对其实用性作了补充说明。     

3kW射频板条CO2激光器抛物面非稳波导腔研究

为了提高传统球面镜腔3kW射频板条CO2激光器光束质量,设计了新型抛物面镜负支非稳-波导混合腔;结合标量光束的瑞利-索末菲衍射理论与特征向量法,研究了大菲涅耳数下镜面类型对非稳波导混合腔光场传输特性的影响;利用矩形波导理论、1维近似分析得出了波导传输损耗及偏振情况。结果表明,将非稳方向输出镜和尾镜改为与光轴交点处曲率半径为R1=951.32mm和R2=1088.68mm的抛物镜面,能够避免尾镜漏光,可有效改善模式鉴别特性;常用波导电极镀膜材料中,镀铝电极内波导方向传输损耗最小,传输光场为x偏振的EH1模。采用电极镀铝的抛物面非稳波导腔能够降低损耗、提升光束质量。