角锥棱镜阵列谐振腔输出模式研究

为了研究角锥棱镜阵列谐振腔的输出特性,利用角锥棱镜阵列作为后腔镜,与平面镜构成角锥棱镜阵列谐振腔,模拟计算了角锥棱镜阵列谐振腔输出模式的近场及远场分布,理论分析了谐振腔的相干输出,实验获得了采用该腔型的钕玻璃激光器的输出模式的近场及远场分布.结果表明,模拟计算与实验得到的模式分布相吻合,近场光斑外形为六边形,与角锥棱镜...     

定向棱镜激光腔模式模拟研究

为了探究定向棱镜谐振腔激光模式分布情况,通过连续利用反射系统的光线矢量的反射定律,推导出具有二面角误差的角锥棱镜相位模型,首次创新性地建立了定向棱镜腔的光场数学模型,并运用FOX-LI的理论。研制了一套求解各种腔形的稳态模的场分布软件。用这套软件模拟出了定向棱镜谐振腔自再现模的分布。同时,针对免调试固体激光器（定向棱镜腔）进行实验,将模拟所得结果与实际激光器的输出近场、远场光斑,以及与光束质量分析仪检测分析结果进行了对比,取得了较好的效果。     

正交波罗棱镜谐振腔模式研究

为了探究正交波罗(Porro)棱镜谐振腔的模式,在菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式的基础上,采用快速傅里叶变换数值模拟的方法,对Porro棱镜谐振腔输出模式进行了仿真计算。通过比较不同脊线宽度和直角制造误差的情况,给出了正交双Porro棱镜谐振腔腔保持单横模运转的条件。仿真结果表明,Porro棱镜的加工误差在18μm以下和角度误差在2″以下可保证输出光斑的完整性。     

角锥棱镜腔Nd∶YAG固体激光器特性的理论分析

理论分析了角锥棱镜腔Nd∶YAG固体激光器的特性,通过数值模拟得出结论,角锥棱镜谐振腔对角锥棱镜的平移失调有一定的敏感性,而对输出镜的角度失调是不敏感的。利用菲涅耳-基尔霍夫衍射方程,模拟出角锥棱镜腔近场模式,该模式由六个瓣状结构组成,与实际光斑相吻合。根据斯托克斯参量分析出,角锥棱镜出射光的偏振态随角锥棱镜转动发生改变,出射的椭圆偏振光的椭圆率和方位角随着角锥棱镜的转动发生改变。     

角锥棱镜腔Nd:YAG固体激光器特性的理论分析

理论分析了角锥棱镜腔Nd:YAG固体激光器的特性,通过数值模拟得出结论,角锥棱镜谐振腔对角锥棱镜的平移失调有一定的敏感性,而对输出镜的角度失调是不敏感的.利用菲涅耳一基尔霍夫衍射方程,模拟出角锥棱镜腔近场模式,该模式由六个瓣状结构组成,与实际光斑相吻合.根据斯托克斯参量分析出,角锥棱镜出射光的偏振态随角锥棱镜转动发生改变,出射的椭圆偏振光的椭圆率和方位角随着角锥棱镜的转动发生改变.     

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。     

角锥棱镜谐振腔的本征偏振态

利用琼斯矩阵方法,对角锥棱镜谐振腔的本征偏振态特性进行了分析,首次发现在角锥棱镜腔激光器中存在两种彼此独立的本征偏振态,对于增益各向同性介质,这种本征偏振态为线偏振.该结果从理论上解释了角锥激光器输出光的相干特性.     

角锥棱镜腔Nd3+:YAG激光器被动锁模的理论分析和实验研究

报道了角锥棱镜腔Nd3 :YAG激光器的被动锁模理论分析和实验研究.理论分析并数值模拟了角锥棱镜旋转导致的腔内偏振态和光强的变化.利用偏振镜得到了线偏振的脉冲激光输出,并且和角锥棱镜一起改变腔内偏振态.实验中通过旋转角锥棱镜改变腔内的偏振态,调节腔内光强,得到被动锁模和被动调Q两种状态的脉冲输出,与理论分析的结果相一致.     

免调试激光器研究新进展

介绍了免调试激光器的基本概念和广泛应用,总结了国内外关于免调试激光器的研究在实现激光器小型轻量化、多波长输出、改善大能量/高功率激光器光束质量方面的新进展,以及向双角锥棱镜谐振腔方向拓展应用研究的新动向。重点报道了角锥棱镜谐振腔在相干合成领域的最新进展,分别实现了角锥光纤激光器互注入相干合成和基于角锥固体激光器互注入相干合成,为实现高可靠、大能量/高功率、高光束质量激光输出提供了一个有效技术途径。     

角锥棱镜后向衍射特性的Zemax分析

当角锥棱镜(CCR)作为激光的合作目标时.其后向空间衍射特性是进行系统设计所必须考虑的.Zemax具有强大的物理光学计算能力,可对非序列光学元件角锥棱镜的后向衍射特性进行仿真,仿真结果精度高,方法简便具有通用性.首先建立了角锥棱镜的几何模型.分别计算了在垂直和倾斜入射条件下,理想和具有二面角误差角锥棱镜近场和远场的衍射图样,最后考虑偏振效应下角锥棱镜的衍射图像,将近场模拟结果与实际测量值进行了对比,具有非常好的一致性.根据定量的仿真计算结果,得到了一系列有益于工程设计的结论,借助于Zemax,将对不同使用要求的角锥棱镜及其系统设计产生极大便利.     

立方反射镜失调特性的研究

结合理想坐标系下立方镜镜面微小倾斜后其三个平面法线坐标，利用刚体微量转动的反射法线向量公式，获得非理想立方镜反射矩阵；为了研究在光斜入射时镜面倾斜对出射光方向的影响，利用立方镜绕顶点旋转等效于光斜入射的方法，计算出光束夹角δ与单一镜面偏差角ε和立方镜旋转角θ之间的关系式；对于理想情况下的立方镜，利用几何光学可以证明出射光与入射光不但平行，而且过顶点作任意截面交于两光线所得的两个交点关于顶点对称，从而计算出立方镜绕顶点以外任意轴旋转造成出射光束相对原出射光的偏移量与旋转角关系式，理论计算值与实验数据吻合得很好；介绍了立方镜的制作、调整及检测方法，偏差角的测量与计算。     

角锥棱镜阵列谐振腔钕玻璃激光器实验研究

利用角锥棱镜阵列作为谐振腔的后腔镜,设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔并进行了实验研究.实验中获得了能量大于500 J的1.06 μm激光脉冲,发散角0.6 mrad左右,电光效率为2.3%.实验采集到的输出光斑不是一系列强度相差不大的子脉冲,而是中间有一个强峰,周围分布着一系列强度小得多的次峰.最后,对实验结果进行了解释与讨论,提出了利用角锥棱镜阵列进行光束相干合成的设想.     

角锥棱镜的入射角及有效反射面积分析

基于角锥棱镜的基本结构及定向反射的光学特性,证明了同一光束出射点与入射点的对称关系以及不同入射光束出射点与对应顶点投影点的偏移量关系。推导出不同入射条件下角锥棱镜最大入射角及有效反射面积的理论计算方法,并给出最大入射角随方位角和折射率变化的规律图线及有效反射面积随入射角、方位角、折射率变化的规律图线。研究为角锥棱镜阵列的有效反射面积、回波能量的计算、误差分析等提供理论基础,且对正确设计使用角锥棱镜具有重要的理论指导意义。     

折叠腔He-Ne激光器中角锥棱镜直角误差分析

首次研究了应用空心角锥棱镜的折叠腔免调试He-Ne激光器系统.根据矩阵光学理论分析了角锥棱镜的直角误差对其光路反射特性的影响,并应用于折叠腔免调试He-Ne激光器系统,定量给出了返回光线偏角误差与棱镜直角误差的线性关系,计算了免调试激光器系统中角锥棱镜直角误差的临界值.这一结果对控制折叠腔免调试激光器中的角锥棱镜加工误差具有指导意义.     

角锥阵列相位精密调整机构设计及锁相实验

为了校正角锥棱镜阵列中子孔径的piston误差,设计了一种多单元一维相位精密调整机构,提出了一种基于相干合成原理的角锥棱镜阵列piston误差检测、调整方法。首先,设计了一种机械装置使单个角锥棱镜能够进行一维相位调整;其次,利用远场成像原理,分析了角锥阵列piston误差对远场衍射成像的影响;最后,基于远场光斑的不同,提出了一种角锥阵列piston误差的检测、调整方法。实验结果表明:角锥阵列相位精密调整机构能够达到0.1 μm级的调整精度,通过观测角锥棱镜阵列反射光束远场衍射图像,调整角锥棱镜单元相对位置,将反射光束PIB提升至0.49,远场图像接近仿真结果,基本实现了角锥棱镜阵列子孔径的piston误差的校正,提升了角锥棱镜阵列使用效率,扩展了角锥棱镜阵列使用场景。     

卫星激光角反射器的远场衍射光强研究

介绍了卫星激光角反射器的远场衍射光强研究,包括二面角（直角）偏差、表面不平度和反射面特性对远场衍射能量分布的影响。提出的远场衍射数学模型已用于Galileo卫星激光后向反射器设计,对其样品的实验结果表明,与理论计算的远场衍射能量分布相一致。     

角锥腔固体激光器相干特性的研究

多光束相干合成是获得高功率、高亮度激光输出的有效途径。首次采用倏逝波理论结合互注入特性揭示了角锥腔固体激光器远场输出为相干合成分布的机理,角锥腔对称部分的激光由于互注入实现锁相,相邻部分由于倏逝波耦合实现锁相,重点研究了固体激光器倏逝波耦合相干的特性。研究表明:锁相效果跟激光阵列排布方式有关,在相同的激光阵列排布方式时,腔长越长,占空比越大,则模式间耦合越强,锁相效果越好,越趋向于同相模输出。理论和实验证明了角锥是一个天然的相干合成元件,角锥多光束相干合成技术具有重要的科学价值。