衰荡光腔中腔镜倾斜分析

分析了衰荡腔中腔镜倾斜产生的腔长失调和单程损耗因子变化,根据失调腔矩阵分析方法并参照实验参数,建立了腔镜角度失调下反射率测量的理论模型.利用该模型,模拟了不同腔镜倾斜量下的衰荡信号波形,分析了波形变化的原因,研究了测量精度与腔镜倾斜量的关系.分析表明,腔镜微小倾斜产生的衍射损耗的变化可以忽略,但导致的腔长变化和衰荡光斑漂移,会限制测量的精度.将衰荡波形的变化用于腔镜角度的精确调节中,可以提高该测量精度.     

多元件光学谐振腔的公式化分析方法

本文使用“混合”等价腔的变换技巧,将含热透镜的望远镜腔最后化为[1]、[2]中的两种基本类型,从而可对光腔的模参数,包括两腔镜处的光斑半径、各腰斑的大小和位置给出公式化的解析结果.解决了一般多元件腔模参数的公式化表述问题.数值计算不仅证实了解析结果的正确性.而且给出了整个腔内的光束分布图,光斑尺寸随热焦距的变化关系等数据.     

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。     

高效内腔倍频Nd: YAG激光器

经过对四镜折迭腔细致的数值分析，发现只要腔参数选择得当，这类腔能实现大基模体积热稳运转。腔内适当大小的束腰光斑使倍频过程有较高的效率。实验验证了这一结果，最高倍频输出超过３２Ｗ，而且与同类传统的两镜直腔激光器相比，输出光束质量有显著的提高     

新型非平面多程激光放大器的理论研究

提出了一种基于双镜环行光路的新型非平面多程激光放大器,它具有结构简单、体积小、空间对称性好、调节容易、光通放大次数多的优点。信号光束在放大器腔内沿着立体环行的非平面空间对称路径多次通过激光介质被放大,可在小型激光介质中获得高功率的放大激光输出。对放大器腔内光路进行了理论建模和参量分析,给出了部分光路模式的模拟图,分析了光路损耗与功率放大;初步设计了基于Yb:YAG薄片和激光二极管(LD)端面抽运的全固态非平面多程薄片激光放大器,适用于高功率激光放大。     

对卡塞格林式多程放大器中环形光束传输的数值模拟

利用光线追迹法以及分步傅里叶-贝塞耳变换法,考虑了光阑对光束的拦截和通光作用以及激光放大过程中的增益饱和效应,对环形腔调Q钕玻璃激光系统振荡器输出的光束经卡塞格林式放大器多程放大后的光场演化过程进行了数值模拟,并进行了实验验证。分析得出现有系统中输入输出镜的阶跃反射率分布是导致输出环形光束质量不好的主要原因,并重点对放大器的腔镜部分进行了优化设计,提出了反超高斯反射率分布的输入镜与超高斯反射率分布的输出镜相组合的腔镜对结构。数值模拟结果表明,该腔镜对的使用可大大改善输出环形光束的质量。     

高功率激光反射镜热畸变补偿结构设计与仿真

为了研究激光反射镜热畸变补偿结构的设计,在分析激光腔镜热变形行为的基础上,采用优化镜体结构,提出了一种减少入射激光光斑区域镜面热畸变的途径——热畸变自补偿激光反射镜,并与普通硅镜的热变形情况进行了比较.结果表明,当反射镜反射率为98%、入射激光功率为7kW、激光照射时间分别为2s,4s和10s时,普通硅镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.167μm,0.174μm和0.172μm;而热畸变自补偿激光反射镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.092μm,0.052μm和0.027μm.该研究结果对提高高能激光腔镜热效应稳定性、改善高能激光光束质量具有一定参考价值.     

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。     

LD抽运高重复频率四通放大MOPA系统中的光纤相位共轭研究

报道了利用多模光纤作为相位共轭镜应用于重复频率100Hz。脉宽20ns的电光调Q四通放大LD抽运激光器的实验研究。由于光纤受激布里渊散射(SBS)存在的阈值效应，可以抑止使用平面全反镜的四通放大系统中难以克服的放大级自振荡(SO)和放大自发辐射(ASE)效应．以获得高能量高光束质量的激光输出。实验中在20ns．100Hz和注入光纤能量4．6mJ的情况下获得了4．1mJ的1064nm的基模激光输出。激光光束模式接近TEMoo模．且脉宽被压缩至4．7ns。在使用了光纤相位共轭镜的四通放大技术后，很好地补偿了由板条放大器热效应造成的光斑畸变。输出光斑很好地复原了振荡级输出光斑的光强空间分布。     

非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验

基于描述光束传播的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论,运用快速傅里叶变换算法仿真了非稳腔DF激光的三维近场、远场光强分布。仿真结果显示:非稳腔的近场输出光斑形状为中心对称的空心圆环,远场输出光斑为具有中心亮斑的多级衍射环;大M数将导致近场光斑能量集中,大的Neq值将引起远场发散角变大。运用该算法研究了腔镜倾斜对近场光强分布的影响:腔镜倾斜使光束近场分布变差,倾斜角越大,光强的非对称分布越明显。开展了非链式DF激光器非稳腔实验研究,实验得到的近场、远场光强分布及腔镜失调下的近场光斑变化情况与数值模拟结果一致,实验测量的远场发散角为1.2 mrad。文中的仿真结果可为DF激光器腔镜失调诊断及调节提供依据。     

两种新型泵浦腔结构片状激光放大器性能分析

介绍了两种新型闪光灯泵浦的不同泵浦腔构型片状激光放大器的结构组成，利用行波法对两种放大器的增益性能进行了实验测试，实验结果表明，采用模块化设计的阵列式片状放大器（MSA）比单口径片状放大器（SSA）具有更高的能量转换效率和增益能力。     

超大环形激光陀螺仪谐振腔参数研究

大型激光陀螺是一种基于Sagnac效应的惯性传感器.随着尺寸的增加,基模运转和增益成为重要参数.针对镜片匹配、放电电流大小及腔长等,计算了ABCD矩阵与高斯光束的特征参数,验证了不同边长下环形谐振腔腰斑位置及放电电流对光阑的影响.实验结果表明,出光阈值处光斑质量最优,光斑最为平整,比值接近于1且对称结构有利于高效读取信...     

诱导空间非相干和消衍射透镜阵列用方式束匀滑方案的腔壁辐照特性分析及优化

针对惯性约束聚变(ICF)装置中的光路排布和柱形靶腔结构,建立了基于诱导空间非相干(ISI)和消衍射透镜阵列(DLA)联用的宽带激光束匀滑方案的靶腔内光传输模型,进而开展了腔壁辐照特性的分析和优化。在基于ISI与DLA联用的宽带激光束匀滑方案中,主透镜焦距与柱形靶腔参数的匹配至关重要,否则将对不同入射角度集束在腔壁处的光斑造成不同程度的破坏,导致腔壁光斑交叉重叠,从而严重破坏腔壁辐照的均匀性。本文通过分析主透镜焦距和DLA参数等对腔壁辐照特性的影响规律,开展了宽带激光束匀滑方案的参数设计及优化,以改善腔壁辐照的均匀性。结果表明：增大主透镜焦距,可有效保持不同入射角度集束在腔壁处光斑的包络,从而减轻腔壁光斑交叉重叠的现象;合理选取DLA的子透镜数目和子透镜长短轴比例,可以提高腔壁光斑的占空比,并有效减少束匀滑所需的时间;优化内环集束的入射角度,可以避免内环与外环集束在腔壁上交叉重叠。     

电激励红外多波段化学激光器的光腔参量选择

腔镜曲率半径和腔长的选配对于激光器的输出特性有重要的影响。以HF为例，在某电激励红外多波段化学激光器平台上，选取了耦合输出率为15％的四组不同曲率半径腔镜的组合，在其他工作参量相同的前提下，获得了一组与模体积最大化原则预测结果恰好相反的功率输出数据。结合烧蚀的光斑模式，利用Rigrod发展的一种基于ABCD传输矩阵的等效简化处理方法对实验结果进行了分析，推测原因可能在于增益区气流通道长矩形截面在高度方向上所形成的衍射损耗。结论表明对于此类器件，在光腔参量的选择中应该考虑到这种衍射损耗。     

改性KTP晶体、三镜折叠腔内倍频研究

本文利用改性ＫＴＰ晶体,进行了纯连续激光倍频实验。根据光束传输矩阵,用计算机数值法计算了三镜折叠腔不同谐振腔参数所对应的稳定区,对Ｎｄ：ＹＡＧ／ＫＴＰ进行腔内倍频,实验获得了３－５Ｗ 纯连续绿色激光输出。其实验结果与理论计算值基本相符。     

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。     

高功率脉冲CO_2激光器9.3μm波长选支研究

为获得中心波长9.3μm激光的高功率输出,利用高功率脉冲CO2激光器进行选支实验研究。采用腔镜镀膜选支技术,通过控制对不同波长的透射率或反射率参数,在稳定腔和非稳腔中都得到了中心波长9.3μm激光的单谱线输出。在相同工作参数下,稳定腔中心波长9.3μm激光的能量为其原中心波长10.6μm激光的95%,非稳腔中心波长9.3μm激光的能量为其原中心波长10.6μm激光的93%,两种腔型中心波长9.3μm激光热敏纸光斑颜色与中心波长10.6μm激光的有明显不同。实验表明,采用腔镜镀膜选支技术在稳定腔和非稳腔中都能获得中心波长9.3μm激光的单谱线输出,且激光能量与原腔型输出中心波长10.6μm激光的基本相当。激光热敏纸光斑显示出在相同单脉冲能量作用下,中心波长9.3μm激光对物质的冲蚀作用高于中心波长10.6μm的激光。     

一种利用像散腔测量热透镜焦距的方法

给出一种测量激光器稳定运转时增益介质中热透镜焦距的方法。像散腔在确定的腔型参数下,存在一个辅助透镜(等效为热透镜)使子午面和弧矢面内的光束参数相同,利用ABCD矩阵理论建立起此时的像散稳定腔腔长与辅助透镜的关系。按此腔型搭建谐振腔后,通过直接观察激光器输出光斑的形状就可获得腔长与抽运功率的关系;通过腔长建立起腔长、热透镜焦距与抽运功率的关系后,即可得到不同抽运功率下增益介质的热透镜焦距大小。     

影响VCSOAs增益饱和特性因素分析

为了改善垂直腔半导体光放大器增益饱和特性,基于其结构上的特点,引入了增益增强因子,修正了边界条件,采用建立腔内光子数与输入信号光功率关系的研究方法,分析了影响垂直腔半导体光放大器增益饱和特性因素。并进行了理论分析和实验论证,取得了影响增益饱和特性的4个关键数据。结果表明,有源区截面积、顶层镜面反射率、抽运功率、自发辐射因子影响着增益饱和特性,优化相关参数,可以将输入饱和功率提高到-2dBm。这一结果对如何改善垂直腔半导体光放大器增益饱和特性是有帮助的。     

LD泵浦再生放大器技术研究

再生放大器作为一种具有极高增益的前置放大器,在获取窄脉宽、高峰值功率激光过程中具有重要作用。本文对再生放大器的传统光路进行了改进,通过光路设计与精确时间控制,将脉冲单选功能集成到再生放大过程中,进行了腔内单选再生放大器技术研究,实验证明这种改进是完全可行的。