光学谐振腔的图解设计方法(一)

光学谐振腔是激光器的重要组成部分,它直接影响激光输出的模式特性、功率特性和稳定性。在激光技术的发展进程中,关于光学谐振腔的一般理论已经有了较好的解决。然而,有关光学谐振腔的理论,通常联系着一些较复杂的数学公式,这样,不便于人们掌握和运用。这里,我们尝试用图解的方法,将光学谐振腔的有关理论给以形象化的描写,这就使我们能够以更直观的形式,比较简易地处理一些光学谐振腔的设计问题。     

连续抽运情况下光纤激光器弛豫振荡特性研究

对连续抽运情况下光纤激光器的弛豫振荡特性进行了理论研究,根据速率方程理论,采用数值仿真方法,对不同抽运功率、腔损、谐振腔有源部分长度、谐振腔总长度等情况下的激光器输出的弛豫振荡进行了分析,仿真结果与实际测量值基本符合.采用光电负反馈的方法,抑制了弛豫振荡峰值约25dB,得到了优于-100dB的较为平坦的激光器噪声谱级,优异的低噪声特性使得该激光器在光学相干检测,光纤通信等领域具有很高的实用价值.     

谐振式微光学陀螺系统设计

集成化、微型化是谐振式光学陀螺的发展趋势之一.通过分析在一定激光器线宽情况下,谐振式微光学陀螺(R-MOG)系统极限灵敏度和环形谐振腔光路中各主要参数之间的关系,得到环形谐振腔耦合系数与环形谐振腔损耗参数间的关系.设计优化R-MOG系统的主要光学参数,使得系统的极限灵敏度达到最高.并且对实际设计的集成微光学环形谐振腔组成的R-MOG系统进行模拟转动的开环响应测试.为R-MOG系统的构建提供了理论及实验基础.     

高功率红外横流CO_2激光器光学谐振腔的仿真研究

谐振腔是激光器的核心部件,光学谐振腔理论的重点是高斯光束.本文应用SIMULINK集成软件包对高功率红外横流CO2激光器谐振腔的高斯光束进行了仿真,分析了仿真参数对仿真系统的影响,并提出了仿真系统的应用.     

LD端泵固体激光器谐振腔的选择

运用传播圆-变换圆的理论对LD端泵固体激光器常用的三种谐振腔（平平谐振腔、左凹右平谐振腔、左平右凹谐振腔）和左凸右平谐振腔的腔型结构及相关结构参数对激光器输出功率与模式特性的影响做出了系统的分析。得出腔长较短的谐振腔激光输出功率较大而且可有稳定的TM00输出，以及左凹右平谐振腔和左凸右平谐振腔具有光学镇定器的作用。用平平谐振腔固体激光器所做的实验结果与用传播圆-变换圆的分析结论相符。对今后如何获取激光器优化输出特性有一定的意义。     

金属网栅耦合的光泵腔式亚毫米波激光器

采用电感性金属网栅作为光学谐振腔的反射镜和反射镜和输入输出耦合器，设计制作 了长度分别为１００ｃｍ、２０ｃｍ和１０ｃｍ的Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ腔式亚毫米波激光器，分别用ＴＥＡ－ＣＯ２激光器的１０Ｒ（８）线和９Ｒ（１６）线洋浦源，成功地获得光泵ＮＨ３分子亚毫米波激光，根据Ｆ－Ｐ腔的多光束干涉特性，动用量子系统的密度四理论，对上述激光器光学特性和ＮＨ３分子亚毫米波激光的频谱特性进行了理论研究。     

军用激光指示器的非稳谐振腔

本课题旨在研究光学谐振腔的特性,藉以改进军用指示器/测距机用的激光系统。过去曾对负分支非稳谐振腔激光器的特性作过研究。室内试验证明它具有独特的发展前景,提出了一种新的途径来解决现存的种种问题:光束质量、工作效率和可靠性、视轴稳定性等。     

微透镜稳定微芯片垂直外腔面发射激光器

金刚石微透镜既可以作为输出耦合器又可以充当热沉.垂直外腔面发射激光器(VECSEL)用途广泛,制作简单,波长范围广,光束质量好,不像边发射激光器那样需要光束整形.尽管VECSEL只是平-平谐振腔集成到半导体芯片上的单片结构,但是它有单独的外部输出耦合镜.由于VECSEL的外腔输出镜的光学特性允许把聚焦或波长选择加到谐振腔的设计中,所以它比垂直腔面发射激光器(VCSEL)用途更加广泛.     

固体激光工程

本书为光学丛书的第一卷。对固体激光器特性和结构以及实际设计等问题作了详细介绍。本书内容大致是:第一章介绍激光基础知识,即光放大技术。第二、五、六、七各章讨论固体激光器的主要系统,即激光材料,光学谐振腔,泵浦系统和散热系统。     

变反射镜谐振腔光场分布的三维数值计算

在几何光学的基础上设计了变反射镜谐振腔激光器,并利用衍射光学理论,将腔内光束模式满足的方程表为易于通过快速傅里叶变换迭代求解的形式,以高斯型、超高斯型变反射镜为例,求出激光在反射镜、输出镜、近场、远场光场分布的三维数值解,为变反射镜谐振腔设计提供了直观的参考。     

矩形波导CO_2激光器谐振腔耦合效率研究

为了实现波导CO_2激光调Q脉冲输出,需要搭建半外腔激光器以在谐振腔内插入Q开关。实验研究了波导纵横比m=2的半外腔矩形波导CO_2激光器的输出功率与谐振腔光学结构参数之间的关系,对比了平面反射镜紧贴波导口激光器的输出功率,得到谐振腔模式耦合进入波导口的损耗与谐振腔全反镜曲率半径R以及全反射镜至波导口的距离d的关系。基于菲涅耳衍射积分理论,采用变步长辛普森算法理论计算了m=2的矩形波导谐振腔耦合效率与R、d之间的关系。基于实验及理论结果,得到了适合高纵横比矩形波导CO_2激光器半外腔搭建的两个耦合效率较高的谐振腔光学及结构参数:d=10mm、d=R的位置,并且R越大这两个位置对应的耦合效率越高。     

光学谐振腔的分离参数设计方法

本文阐明光学谐振腔的分离参数设计方法可以用于多种复杂光学谐振腔的设计,使设计工作大大地简化。     

掺钕单模光纤激光器的调Q实验研究

采用连续运转Ar+激光器5145 Å输出波长光作为泵浦源,采取端泵浦的平凹光学谐振腔结构,用光学斩波器作为Q开关,建立了掺钕单模光纤激光器的调Q实验装置,对这种激光器的调Q特性进行了实验研究和讨论。     

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。     

矩形空心介质波导激光谱振腔的理论分析

本文发展了一种矩形空心介质波导激光腔的理论分析方法并给出其数值计算结果。这种方法采用多模近似理论,并以一个变换矩阵来表示腔内复杂的传输过程,使复杂的谐振腔模的特性得以简单而准确的描述。 通过对CO_2波导激光腔典型结构的计算,着重讨论了波导入口光斑尺寸对耦合效率的影响,球面反射镜参数与腔模特性的关系,最低损耗模的模式组成与模式选择性,平镜腔的近区特性以及波导结构、介质材料光学常数对腔模损耗特性的影响等;并对其中某些问题提出一些新的见解,为波导激光器的研究和设计提供了一系列有益的数据和结论。     

集成光学陀螺最佳调制频率确定的研究

以无源环形光学谐振腔为核心敏感器件的谐振式光学陀螺结构,被广泛应用于集成光学陀螺设计中.该结构通过对光信号进行外差式调频处理,提高系统灵敏度,调制频率的选择对最终实现的灵敏度有重要影响.根据调频光谱测量原理,从微分吸收谱测量出发,毋须复杂的数学处理,可以推导出理论上实现陀螺极限灵敏度的最佳调制频率,证明其与谐振腔谐振特性的半高全宽有确定的数量关系.因此,对任何结构的谐振式光学陀螺,谐振腔结构参数确定后,最佳调制频率亦随之唯一地确定.     

双棒串接补偿热致双折射效应激光谐振腔

固体激光器中的热致双折射效应严重地限制了基模输出功率的提高,为了获得大功率高质量的激光输出,需要对热致双折射效应进行补偿.在理论上对双棒在腔内串接补偿热致双折射效应的条件进行了改进,通过设计合理的腔结构和腔内元器件,应用4f成像系统空间滤波器并考虑石英旋光器的厚度,使得腔内光束的退偏率降至2.5%以下.使用矩阵光学的方法简化了对含有这样一个复杂光学系统的谐振腔稳定性和腔内光束半径等特性的分析.通过在腔内加入一个正透镜来扩大基模体积,实验中在双氪灯连续抽运Nd∶YAG激光器中得到了61 W线性偏振的激光基模输出,表明在大基模体积谐振腔的设计中,双折射效应的补偿十分必要.     

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。     

用光线传输矩阵法分析不稳定谐振腔

本文叙述不稳定谐振腔的参数分析。用适当的光线传输矩阵数学式表示谐振腔,计算了光束通过光学结构之后的高斯光束参数的变化。分析结果强调了特有的选择特性。这种选择特性说明了发散辐射的有效损耗机构,它与谐振腔的光学放大率和共焦距误差的参数有关。由这种分析断定,在共焦不稳定谐振腔激光器中,预受激期间的最初后向传播的辐射对建立低阈值和好的光束质量是重要的。     

倍频Nd:YAG激光器光学设计

空间用的内腔倍频Nd:YAG激光器光学设计采用的光学折叠三反射镜结构,由于采用了一个自洽性计算机程序而使设计大大地简化。用标绘器把计算机程序写入台式HP9820型计算器。在实验室用计算器很快进行理论与实验的验证。根据2×2ABCD矩阵法,用程序计算高斯模所需要的谐振腔参数。计算机程序还包括影响激光器工作的热光效应。计算机程序的表题称405B-AJAX。