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。     

腔内含有热厚透镜的最佳动态稳定腔的分析

本文的研究结果表明,含有等效热厚透镜的谐振腔与含有等效热薄透镜的谐振腔一样,只要设计合理,同样可以满足最佳动态稳定腔判据。具有这种最佳动态稳定腔结构的激光器,其输出激光对腔内存在一定程度的热扰及对腔镜与激活介质的相对位置与设计要求的一定偏离等因素是不敏感的。     

大功率固体激光器谐振腔设计及光束参数的宽域热稳方法

本文讨论了大功率固体激光器谐振腔的设计原则,指出通常的厚透镜等效方法的局限性,从而给出用光束参数自洽方法设计谐振腔的理论。分析了类透镜介质腔光束参数的热动态特性,提出一种新的大功率宽域热稳腔。     

非共振环形腔的热稳性

一、引言 Siegman早在1973年就从理论上研,究了非共振环形腔(ARR)的基本性质并且指出了各种可能的用途,后来ARR又在碰撞脉冲锁模技术中获得了重要应用。我们在[2]中分析了用于碰撞脉冲锁模(CPM)的非共振环形腔的稳定性和模参数等问题,并指出目前使用的各种类型非共振环形腔总可以归结为简单的两镜腔和多元件腔两大类型来处理另一方面,由于CPM可以超阈值运转,因此有必要考虑在高功率泵浦下激光介质的热透镜效应和非共振环形腔的热稳性等问题,对含有多个透镜复杂腔的热稳性,通常是用化为热厚透镜的方法来处理,但迄今的计算都是假定热厚透镜的主距h_l不随热焦距而变化,以避开数学处理的复杂性。理论分析和实验结果都表明,这一假设只在低热扰动情况下成立。实际上,如果针对具体物理问题,使用一些变换技巧来简化数学计算,这一问题的严格求解是可能的。本文用等价腔的概念,对含热透镜非共振环形腔的模参数和热稳条件用多种方法作了计算,并对所得结果作了分析和比较。本文的计算方法和所得结果对在高功率、高重复频率泵浦条件下ARR腔参数的选取有参考意义。     

大功率激光二极管侧面泵浦固体激光器谐振腔的优化设计

运用激光腔的矩阵理论 ,推导出了含热厚透镜的平 -平腔的G参数及热稳条件 ,用图示法对定腔长的谐振腔进行优化设计 ,并用优化的参数进行了相关实验。当输入电功率为 4 5 0W时激光器的输出功率为 5 0W ,电 -光转换效率 11.1% ,光 -光效率达到 30 % ,功率稳定度优于± 2 %。     

含热透镜望远镜腔特性的研究

本文发展了多元件腔的公式化分析方法。使用等效厚透镜、混合等价腔等方法解决了含热透镜望远镜腔模参数完整的公式化表述和腔内光束分布等问题。详细讨论了这类光腔的失调灵敏度和热稳性。在高斯光束意义下,首次推出精确的表示式。此外还证明,采用适当的近似,可从本文的公式简单地推导出文献中热稳定望远镜腔失调量△的简化近似公式。大量数值计算不仅证实了该理论结果,而且给出设计光腔的重要曲线。     

机载测深激光雷达千赫兹全固态激光器设计及特性研究

将千赫兹高功率全固态Nd：YAG激光器的增益介质当作厚透镜处理，使用矩阵的方法对等效热透镜腔进行分析。采用多条半导体激光列阵侧向紧凑抽运结构设计，提高了增益介质光抽运的均匀性。根据实际抽运功率，通过模拟计算，设计了平凸非稳腔。选择的凸面全反镜的最佳曲率半径有效地补偿了增益介质热透镜效应，激光器实现了动态稳腔运转，激光脉冲能量输出斜度效率大于13％，光束发散角优于1.3mrad。     

环形腔内光束的传输特性

本文以四面镜8字形稳定环形腔为代表,利用传输矩阵法、等效厚透镜法和腰斑处为参考面展开等三种方法,对环形腔内光束的传输特性作了详细的计算和分析,并与驻波腔的结果进行了比较。对象散的影响亦作了讨论。     

考虑热透镜效应的非稳腔CPM激光器分析

非稳腔CPM Nd:YAG激光器由于采用抗共振环结构来实现对撞脉冲锁模,并利用平凸非稳腔模体积大、横模鉴别能力强、输出方式容易控制的优点,所以输出的单脉冲序列能量高(近100mJ)、脉宽窄(10ps),而且光束有良好的空间质量。本文分析腔参数及染料浓度对激光器输出的影响。 激光器以1～5pps重复率工作时,只需考虑YrAG棒的负热透镜效应。把抗共振环看成全反射平面镜M_(2e),再利用镜像法把凸面镜M_1对YAG棒形成的厚透镜成像,得一镜像     

特厚透镜列阵的综合像及其可能应用

演示了特厚透镜列阵的综合成像。其综合成像的质量化于直角反射列阵,而其结构又比梯度光(?)列阵简单。讨论了特厚透镜列阵的可能应用。     

热透镜谐振腔参数对指向精度的影响

从谐振腔理论出发,论证了谐振腔参数与谐振腔灵敏度对热透镜谐振腔指向精度的影响,计算了经过优化后的热透镜谐振腔参数,并通过实验测量了不同谐振腔参数下输出激光的指向精度。实验结果表明,优化后的热透镜谐振腔具有较高的指向精度。     

电控宽域热不灵敏Nd∶YAG固体激光器的研究

运用激光谐振腔的矩阵光学理论,并根据内含补偿透镜和热透镜的激光腔处于热不灵敏的条件,给出了激光腔处于热不灵敏状态时补偿透镜屈光度与热透镜屈光度的对应关系;在此基础上,设计了一种宽域热不灵敏激光腔,该激光腔采用电调谐液体透镜作为补偿透镜,根据泵浦功率的变化调节电压改变液体透镜的屈光度,进而使激光腔在泵浦范围内始终保持热不灵敏状态。     

内含热薄透镜四镜环形腔的光束特性

二平二凹四镜8字型环形腔是色心激光、激光陀螺等研究经常采用的谐振腔。本文采用热薄透镜模型,运用等效腔方法,分析了四镜环形腔的光束特性。详细讨论了热效应对谐振腔基本特性的影响,给出了四镜环形腔的热不灵敏条件。这些结果对谐振腔的设计和应用具有一定的指导作用。     

固体激光器热透镜焦距的自适应补偿

针对光泵浦固体激光器的热透镜效应,设计了热透镜焦距的自适应补偿系统,使光泵浦固体激光器在热透镜焦距宽域变化情况下,保持激光输出光斑大小稳定     

热透镜效应对谐振腔稳定性影响研究

根据激光腔的矩阵理论和稳定条件,分析了热透镜效应对不同类型谐振腔稳定性的影响,推导了谐振腔稳定区域对应光焦度的边界值与激光棒位置的关系.是对于一个确定腔型的谐振腔,在热透镜效应的作用下,腔型可能会发生变化,存在两个或两个以上光焦度区域,在这些区域中,谐振腔保持原腔型,可以根据泵浦的情况,选择合适的腔参数,以避免热透镜效...     

具有热透镜效应的LD端泵Z型腔的理论研究

由于采用大功率端面泵浦会在增益介质中产生热透镜效应,从而对激光器的运转产生严重的影响,本文利用端面泵浦固体激光棒有效热焦距的解析式得到谐振腔的稳区,并在考虑热透镜效应情况下对腔的参数和泵浦功率对稳区的影响进行讨论。     

一种望远镜热不灵敏腔的设计

给出了一种简单的双透镜望远镜型热不灵敏腔的设计方法,仅需移动凹透镜调节离焦量的大小,就可以对不同功率下的热效应进行补偿,设计了一组双透镜望远镜型热不灵敏腔参数,通过数值模拟给出了在不同泵浦功率下,热焦距,双透镜之间距离和输出镜光斑W2的三维关系图,并给出了最佳离焦量偏差对输出镜上光斑大小的影响,结果表明：热焦距对光斑影响非常小,同时允许有一定的最佳离焦量的偏差。该望远镜腔不仅可以补偿热效应产生的输出功率不稳定现象,同时大大提高了输出功率,具有很好的实验可操作性。     

内置透镜平平腔自调Q激光器的特性研究

文章在Cr4 + ∶Nd3 + ∶YAG自调Q激光器中,实验验证了内置透镜平平腔组成的等效腔具有比普通平凹腔更高的稳定性,并给出相应理论解释;实验中还观察到在泵浦功率增加时,输出功率、重复频率呈现极值特性和单脉冲能量增加近两倍等特殊实验现象。本文通过理论分析指出,引起基模光束半径和泵浦速率的动态变化主要影响因素是晶体内热透镜效应,且可通过调节腔长、内置透镜的位置等方式改变输出激光的重频、能量特性。这说明在自调Q激光器方面,内置透镜平平腔比普通平凹腔具有更大的设计灵活性。     

Self-adjusting compensating thermal lens to balance the thermallyinduced lens in solid-state lasers

The thermal lens is a critical issue, particularly in high-power diode-pumped solid-state laser rods. A self-adjusting scheme for compensation of the thermally induced lens is presented. The requirements for such an element and its influence on the resonator are discussed. With an appropriate compensating element and a suitable resonator design, constant beam parameters are expected to be achieved over a pump range of several kilowatts