两类固体激光热稳腔

在固体激光腔运行的稳定区内存在有两种动力学稳定状态对热扰不敏感的稳模式运行状态与稳功率运行状态。前者对应于稳模式热稳腔;后者对应于稳功率热稳腔。     

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。     

一种新型的热稳腔

一种新型的热稳腔,由半导体激光泵浦源、全反射镜、固体激光介质、x向位置可移动的补偿透镜、输出镜及x向移动控制装置组成.在激光谐振腔内放置一x向位置可根据激光输出功率的变化而移动的补偿透镜,从而在大功率激光输出时消除腔内的热透镜效应,形成一热稳定腔.该热稳定腔可应用于大功率半导体泵浦固体激光器,有效消除腔内的热透镜效应,在激光大功率输出时保证激光器性能稳定可靠.     

固体激光器的横模选择——平行平面热稳腔

本文利用费涅耳标量衍射理论和光学模成像法则，讨论了具有内透镜的谐振腔。导出了等效谐振腔的基本结构。计算与分析表明，具有内透镜的平行平面腔可以等效为平球型谐振腔。当腔镜与透镜的配置满足本文所推导的公式时．该腔是热稳腔。本文还讨论了这类谐振腔的选模特性和一些设计实例。     

稳腔固体激光器光束参量的研究

定义了适用于多模固体激光器的光束质量参量,理论和实验结果表明,定义的光束参量的变换遵循ABCD法则,通过成像系统后保持不变。     

基于447nm蓝光激光器基模热稳腔的设计与实验

在基模热稳腔实现条件的基础上,借助于计算机软件辅助,设计出一种用于实现447nm蓝光激光器基模热稳定输出的谐振腔。并采用大功率激光二极管侧面抽运方式,利用Nd∶YAP晶体作为增益介质,选用Ⅰ类角度匹配LBO和Ⅱ类角度匹配KTP分别进行腔内倍频与和频,实现了447nm蓝光的基模热稳定输出,获得了83.5mW的连续稳定输出,输出功率稳定度为1.5%。     

非稳腔大功率绿光激光器的研究

为了提高激光的光束质量和提供准直的平行光束,为抽运钛宝石提供优良的大功率的绿光抽运源,对激光二极管侧面抽运Nd:YAG声光调Q腔内倍频固体激光器进行了研究.实验中采用凸平直线非稳腔,将凸面镜和增益介质热透镜效应等效为望远镜系统进行分析.由实验可知,凸平非稳腔具有较大模体积、良好的稳定性等优点;利用二类相位匹配的磷酸钛氧钾晶体进行腔内倍频,当抽运功率为200W时,获得脉宽109ns、重复频率9.3kHz、发散角小于2mrad的42W绿光输出,光光转换效率达到21%,24h长时间的工作,不稳定性小于2%.结果表明,利用非稳腔腔型,在侧面抽运的模块中可以实现高效的大功率绿光输出.     

望远镜型热稳腔设计方法的研究

本文对望远镜型平凹热稳腔工程设计中的几个重要参数，即望远镜放大倍率、望远物镜的焦距，全反膜片的位置以厦望远镜的最佳离焦量的确定进行了理论分析。该腔型用于激光高精度打孔取得了满意的成效。     

具有热透镜效应的LD端面泵浦Z型谐振腔稳区的研究

本文利用一种新方法研究了具有热透镜效应的LD端面泵浦Z型谐振腔的稳区。     

主动锁模Nd：YAG激光器热稳腔的优化设计

本文首先讨论热稳谐振腔概念及其相应的热稳条件,提出了“综合热稳”的概念,并在各种假设的优化范围内,借助计算机选出了Nd:YAG主动锁模激光器对应的最优腔。实验结果与理论分析基本吻合。     

非稳望远镜腔的近似计算法

本文提出了一种计算流动介质激光器的非稳望远镜腔的简单方法。此方法利用几何光学近似法中的辐射转移方程并以腔轴的全部参数的平均值为根据。例如CO2气动激光器，非常准确地预告了反射镜的输出功率和强度。表明常用的等温近似法不适用于近似停振的状态。[编者按]     

热不灵敏激光谐振腔补偿特性研究

为了实现热容激光器远场可聚焦性的实时控制,采用角锥棱镜阵列作为准相位共轭反射镜对光束波前进行被动式实时补偿。详细研究了阵列角锥棱镜谐振腔的光学特性,通过优化谐振腔的构型,进行腔内滤波,抑制角锥之间的共轭模式,获得了在保持90%输出能力条件下的单模输出,中心主斑能量集中度提高了约4.5倍,远场可聚焦性与传统的平-凹腔比提高约10倍。结果表明,角锥棱镜阵列谐振腔具有热不灵敏的特性,可显著提高热容激光器的远场聚焦能力。     

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。     

基于超稳腔PDH稳频的280 mHz线宽DBR光纤激光器

利用超稳腔PDH(Pound-Drever-Hall)稳频技术,对自研的分布Bragg反射(DBR)单纵模光纤激光器稳频,获得亚赫兹线宽超稳激光的稳频结果。通过优化腔结构参数,辅以绝热封装和精密温控等措施,并在腔内设置可快速宽范围调谐激光频率的压电陶瓷(PZT),研制出了可满足超稳腔PDH稳频要求的自由运转DBR光纤激光器。基于腔长为10 cm、精细度为360000的超稳光腔频率为参考频率,PDH稳频后光纤激光器的1 s和100 s频率不稳定度分别达到了6×10^-16和8×10^-15,频率噪声降低至8×10^-3 Hz²/Hz@1～10 Hz,激光线宽窄至280 mHz,由此表明研制的光纤激光器可用于构建亚赫兹线宽超稳激光光源。     

稳腔固体激光器运转时热透镜焦距的测量

给出一测量激光二极管 (LD)端面抽运固体激光器稳态运转时腔内激活介质热透镜焦距的简便方法。采用混合模类高斯光束描述激光器输出镜后的光场分布 ,通过一狭缝在不同位置横向扫描光场来测得光束的光斑尺寸和描述光束的质量因子M2 ,根据混合模类高斯光束传播规律推导出光束的束腰及在相同激光器参数下对应的基模高斯光束束腰的大小 ,由此利用稳定谐振腔标准传输矩阵理论可得到相应的激光介质的热透镜焦距。基于上述测量原理 ,对LD端面抽运Nd∶YVO4 固体激光器热透镜焦距进行了测量 ,实验结果和理论分析相符。     

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。     

热透镜效应补偿的高功率Nd:YAG激光器的优化设计

为了获得高功率、高光束质量的1064nm激光,采用凹透镜作为补偿透镜来补偿激光棒的热透镜效应。对补偿透镜的选取进行理论分析,并使用所设计的包含补偿透镜的平平谐振腔Nd:YAG激光器进行了实验验证。在实验中,使用焦距为250mm的凹透镜、透过率为30%的输出耦合镜,获得了55W的高功率、高光束质量的1064nm激光输出。结果表明,此项研究对高功率、高光束质量激光器谐振腔的设计是有帮助的。