高斯反射率方形平凹腔激光模场的有限元分析

利用柯林斯公式和边界有限元方法，将方形球面镜腔的衍射积分方程转化为矩阵方程，并对高斯反射率方形平凹腔的模场分布进行了数值计算。研究结果表明，高斯反射率方形平凹腔具有较好的选模性能，可以应用于高功率激光器以获得高质量的激光光束。     

高斯反射平凹二维腔横模选择特性的有限阶矩阵分析

本文利用自再现理论,将高斯反射二维腔的衍射积分析方程转化为有限阶国方程,对高斯反射平凹二维腔的横模选择特性进行数值分析,研究结果表明,高斯反射平凹二维腔选横模的性能优越,可应用于大功率激光器,从而为激光材料表面处理提供优质的激光光束。     

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。     

包含光阑的激光谐振腔模式

用光线矩阵方法研究了两类带有光阑的谐振腔。对包含软边光阑的腔,从衍射积分方程出发,求出了本征模式的普遍解析解。对包含硬边光阑的腔,用适当孔径的高斯光阑代替实际小孔,得到模式的近似解。用于分析常见的小孔选模腔、自孔径选模腔及包含光阑的热稳腔等,所得结果和实验测量值良好地相符。     

激光器与双稳系统中失谐高斯腔模的稳定性分析

用解析的及数值的方法讨论了均匀展宽的二能级原子系统失谐高斯激光腔模定态的稳定性.在平均场极限与优质腔近似下,给出了FRL的本征值表达式,确定了失稳范围;对OBS求得本征值所满足的方程和光学双稳条件.     

稳腔模式问题的两种基本处理方法

本文对采用衍射积分方程方法及微分方程、方法解决稳定光学谐振腔的横模问题的异同点作了比较。当采用微分方程时,阐明了ABCD定律适用于高斯光束的传输规律;并指出当满足腔内模的自洽条件时采用微分方程方法处理腔模问题的简捷。当腔内存有其它共轴光学元件时,采用该方法解决腔模问题更为方便、有效。     

矩阵方法在光腔理论中的应用

光学谐振腔的理论和实验研究在激光器产生的历史中曾起重要作用。国内统编教材中较为系统地讲述了光腔的衍射积分方程理论、高斯光束、非稳腔的几何成象理论和稳定腔的等价共焦腔方法。近年来光腔理论的发展,特别是矩阵方法的应用,已有可能采用统一而又简明规范的方法对光腔的模式     

非均匀加宽介质、高斯光束的光学双稳态分析

本文采用缀饰模方法研究了高斯光束驱动的,包含有非均匀加宽介质的环形腔光学双稳系统的失稳范围和失稳后的时间演化方程。首先由Max well-Bloch方程,在取平均场近似后。得到纯吸收、腔共振,介质具有洛仑兹展宽情况时的输入和输出光场的定态响应方程和曲线。通过定态线性稳定性分析找出了失稳范围,对于零阶模失稳发生在定态     

高斯光束驱动的单输出环形腔光学双稳系统

研究了高斯光束驱动的单输出环形腔光学双稳系统.用平均场近似方法得到纯吸收和共振情况下的定态方程,并进行了线性稳定性分析.结果表明,输入输出光强定态曲线仍呈现反向S型,但高斯光束驱动情况中的失稳范围与平面波光束驱动情况有明显不同.     

高斯光束横向分布对激光器振荡频率的影响

关于激光的实际频率,通常用半经典理论讨论,其频率方程为它解释了激光的频率牵引和推斥效应。事实上,激光器在实际运转过程中,由于光场横向分布的不同,其实际频率将偏离上述方程所确定的数值。本文研究了稳定腔内高斯光场分布对激光实际频率的影响,得出修正的频率方程。结果表明,在拉姆方程的一阶解中,激光的实际工作频率将受到光场横向     

多普勒加宽介质中的光学双稳性

采用完全的量子力学模型,处理了相干单色场与含有二能级原子的F—P腔相互作用问题,取半经典的平均场近似并考虑原子的光谱线分布为高斯型,得到了稳态情况下的光学双稳态方程:     

分析非稳腔的几种方法

在《激光原理》非稳腔的教学中,广泛使用由Siegman提出的高斯成像方法,其特点是比较直观,便于理解.但对复杂非稳腔,使用这一方法计算十分繁冗.我们曾首次使用牛顿成像方程递推,对多元件非稳腔给出了公式化描述,使计算大为简化。对非稳腔基模的正则描述首推ABCD矩阵法。本文拟结合《激光原理》教学和光腔设计,对     

薛定谔方程中包络孤子运动及相互作用的辛算法模拟

给出并证明了薛定谔方程中高斯包络孤子的表达式.针对该高斯包络孤子进一步提出了薛定谔方程中存在高斯包络孤子相互作用的情况;针对薛定谔方程提出其辛算法.通过分离波函数实部和虚部把薛定谔方程变换成标准的哈密顿正则方程组,对正则方程进行欧拉中心差分离散实现辛算法.给出了辛算法的守恒量,并证明了其稳定性.对薛定谔方程中的高斯包络孤子运动及多孤子相互作用过程进行了数值仿真,实验结果证明了所提观点的正确性及辛算法的有效性.     

高斯变反镜改善板条激光器光束质量的研究

在实验中对比研究了稳腔和高斯变反镜非稳腔两种腔型。采用尺寸为66.7 mm×11 mm×1.7 mm板条Nd∶YAG增益介质,泵浦功率860 W条件下,稳腔获得196 W的激光输出,Mx2=2.47,My2=38.6;高斯变反镜非稳腔获得102 W激光输出,Mx2=2.34,My2=6.48。实验结果表明高斯变反镜非稳腔明显改善了板条激光器宽度方向的激光输出光束质量。     

高斯光束情况下自洽方程的推导

本文从麦克斯韦方程出发,推导出了高斯光束情况下自洽方程的形式,并由此形式,得出高斯光束的极限情况即平面波近似下的自洽方程的形式。     

激光腔振荡特性的研究

本文从理论上分析了线性变换A_(往返)本征值、本征矢量的物理意义,讨论了激光腔的振荡特性,阐明了不同类型腔的区别及其联系,指出了高斯驻波腔向点光束行波腔过渡的本质,最后比较了实验结果。     

多棒串接固体激光器输出光束发散角的研究

分析了输出耦合镜和热透镜效应对激光器输出高斯光束发散角的影响.首先对等间距腔型和对称腔型双棒串接固体激光器输出高斯光束的发散角进行了比较,然后分别计算和讨论了单棒、双棒和三棒对称腔型固体激光器输出多模高斯光束发散角与热焦距的关系.     

纯吸收型高斯光束失稳后行为的探讨

本文是在单向环形腔中,分析均匀展宽的纯吸 收介质在高斯光束TEM_(00)模驱动下的失稳区域和失稳后的形为。首先是在边界条件下求出Max-well-Bloch方程的定态解和在平均场近似下求解出     

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。     

用于连续高功率YAG激光器的高斯镜稳定腔的设计

本文通过对高斯镜热透镜稳定腔(GRMSR)内光束特征的分析,提出了设计该类激光谐振腔的一般原则,并设计了平平腔型高斯镜稳定腔。实验结果与理论分析相符,并得到高输出功率、高光束质量的连续YAG激光输出。