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.     

角锥棱镜阵列后腔镜钕玻璃激光器

设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔以满足激光器高稳定性及高强度激光输出的要求.该激光器利用角锥棱镜阵列作为谐振腔后腔镜,平面镜作输出镜,大尺寸钕玻璃棒作激光工作物质.对激光器进行了实验研究,实验中获得了能量大于450 J的1.06 μm激光输出,发散角为0.6 mrad左右,电-光效率为2.1%.实验中采集到的光斑不是一系列振幅(强度)相等的小光斑,而是中间有一个巨峰,在其周围分布着一系列振幅(强度)小得多的次峰.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激光束相干合成的设想.     

角锥棱镜式半导体抽运单频固体激光器

基于单块非平面单向行波环形腔实现单频激光振荡的原理,提出一种新型非平面环形腔单频激光器结构.新型激光谐振腔以角锥棱镜和直角棱镜组成振荡光束非平面反射光路.光线在角锥棱镜内实现非平面全内反射,并引入不同方向偏振分量之间的相移,所以角锥棱镜起到波片的作用.直角棱镜由激光增益介质Nd∶YAG加工而成,其自身具有磁光效应,在外加磁场作用下相当于法拉第旋光器.直角棱镜的一个直角面作为单频激光的输出面,镀上对S和P偏振光反射系数不同的介质膜,其作用相当于偏振器.这样法拉第旋光器、波片和选偏介质膜共同构成光学单向器,使光在腔内单向传播,克服由于腔内存在驻波而引起的空间烧孔,实现单频振荡.角锥棱镜式谐振腔与单块非平面谐振腔及其他形式的环形腔相比具有如下优点:(1) 抽运方式灵活,既可以侧抽运,也可以端抽运,这样有利于实现大功率单频激光输出.(2) 可以在腔内插入其他光学元件,实现调Q,调频及主动稳频等功能.(3) 可以应用热光胶技术将其单块化,以提高谐振腔的机械稳定性.(4) 角锥棱镜和直角棱镜对光传播方向失调不敏感,这一特点使角锥棱镜式谐振腔较普通环型腔具有更好的稳定性. 实验研究得到角锥棱镜式非平面环形腔激光器单频激光输出功率1 W以上,光-光转换效率为23%.这种腔型还可以做激光放大器.(OC25)     

角锥腔脉冲固体激光器互注入锁相实验研究

相干合成技术是获得高功率、高亮度激光输出的有效途径之一。互注入锁相是获得相干合成的被动方式。理论分析与仿真模拟了角锥的相干特性,提出了基于角锥棱镜的脉冲固体激光束相干合成方案。开展了两路脉冲固体激光束相干合成和六路脉冲固体激光束相干合成的实验研究。得到了超过255mJ的合成激光输出,功率合成效率接近80%,可见度约为0.5。研究表明,该方法结构简单,是获得多路激光相干合成输出的有效方案。     

角锥互注入锁相光纤激光器相干合成技术研究

提出角锥作为相干合成元件实现互注入锁相获得相干合成输出的方案。对比分析了采用4种锁相结构进行两路光纤激光器相干合成的结果,并报道了4路光纤激光相干合成的最新实验结果。     

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.     

角锥腔互注入锁相光纤激光器

提出一种基于角锥互注入锁相的多路光纤激光器相干合成新技术,分析了其锁相原理,设计了基于球面角锥和平面角锥的两种多光束光纤激光器相干合成方案.开展了基于平面角锥互注入锁相的两路光纤激光器的相干合成实验,成功实现了两路独立光纤激光器的注入锁定,观察到波长锁定(中心波长稳定在1085.22 nm)、远场干涉条纹(可见度约0.5)、线宽压缩(44%)和功率合成效率大于1(120%)等现象,获得了超过2.4 W的相干合成激光输出.在两路光纤激光器不同功率比例注入条件下,研究了波长漂移的规律,得到了波长漂移量与注入功率成反比的定性规律.     

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...     

角锥棱镜的偏振效应

角锥棱镜应用于偏振光干涉仪时,其偏振性能将直接影响到信号质量,一般会引入偏振混迭或频率混迭,严重时激光被消偏,使仪器无法正常工作。本文利用Ｊｏｎｅｓ矢量和坐标变换方法,导出角锥棱镜的Ｊｏｎｅｓ矩阵,计算了线偏振入射光经过角锥棱镜后,返回光的偏振方位角和椭率。     

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。     

Research on phase-detecting method for coherent combining beams in fiber laser array

A novel method for phase-detecting of each individual beam in coherent beam combining system of fiber laser array based on the property of time-shift of fast Fourier transform is reported. It takes advantage of the relative movement of fringe- pattern to detect the phase shift between each individual beam and reference beam. No frequency shift component for reference beam is required in the system. At the same time, the acquisition fringe-pattern is firstly tailored to a few multiple of fringes in order to reduce the phase-detecting error caused by energy leakage during the course of fast Fourier transform. This technique can greatly reduce the effect of energy leakage and thus improve the phase-detecting precision. Basic principle of the new phase-detecting method is described in detail, and numerical results show that the phase-detecting error is less than 1/1000 wavelength by utilizing our method.     

激光束的相干合成技术

本文可实现激光束相干合成的一些有用的技术作了总结，对由Ｓｃｈｕｓｔｅｒ等人 掾联ＭＯＰＡ系统进行成对共线光束合成的功率定标模型作了分析，最后，对与位相控制概念有关的作了讨论。     

光纤激光及其相干合成光场的准确分析

为了准确地研究光纤激光及其相干合成光束的远场传输特性,采用将LP01模分解为许多不同拉盖尔-高斯模叠加的方法,分析了LP01模以及多个光纤激光相干合成光束的传输光场分布和光束质量,并与用高斯函数表示的光纤激光的光场进行了比较.分析中发现,基模高斯光束与LP01模的初始场分布基本相同,但传输后的光场分布会产生较大误差,在光纤激光相干合成光场的分析中两者间的差别也非常明显.结果表明,为更准确地分析光纤激光及其相干合成光束的传输特性,光纤激光的模场表达式应采用拉盖尔-高斯模的叠加式.     

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.     

占空比对激光相干合成的影响

占空比是影响相干合成的重要因素,通过对矩形光束的相干合成进行数值模拟,在同一功率总量、同一发光总面积下,改变近场光束的排布方式、子束光束数量,根据合成光束在远场的场强分布,分析其对合成后光束的光束质量、峰值功率的影响,得出合理的排布方式和数量。     

Roll angle of autocollimator measurement method based on hollow cube corner reflector

In this paper, a method of measuring roll angle with hollow cube corner reflector (HCCR) is proposed. Firstly, the space coordinate vector relationship between the mirror and the autocollimator is established by using the Euler rotation relationship, and the structure of the HCCR is designed. Secondly, through the actual measurement of the HCCR reflector''s angle sensitivity, the specific formula of roll angle measurement is obtained. The experimental results show that the method can be used to measure the roll angle, and the maximum root mean square (RMS) error is 15" in the range of 350", and the repeatability of the experiment is better than 2.7". On the basis of retaining the traditional autocollimator, the plane mirror is replaced with HCCR, which realizes the measurement of the roll angle of the autocollimator. This method does not change the internal structure of the autocollimator system, and there is no process error caused by special processing technology, so as to retain the autocollimator''s own long measurement distance, high measurement accuracy, high system stability, and large range of measurement performance, and it can also be used in industrial production.     

基于迈克尔逊腔光纤激光相干合成的输出特性

基于自组织相干合成原理,利用迈克耳逊腔开展了光纤激光阵列相干合成的原理实验研究,实现了掺Yb3+双包层光纤激光阵列的相位锁定。根据其原理,合理解释了相应的物理现象以及迈克尔逊腔相比于其他腔型的优势。重点理论模拟并实验验证了准直透镜设计、耦合输出镜反射率、两路泵浦功率平衡等关键因素对迈克尔逊腔相干激光输出功率的影响,为优化迈克尔逊腔、提高最终输出功率、抑制相干相消端的功率泄漏在一定程度上提供了理论依据。