正支共焦非稳腔的失调特性实验分析

在理论分析基础上,采用Hartmann-Shack(H-S)波前传感器方法实验分析了无源正支共焦非稳腔失调后输出光束像差特性。结果表明,腔内倾斜像差对光束强度分布有显著的影响,约1′的腔内倾斜即可使强度分布呈现明显不均匀,并使相位中的倾斜像差Zernike系数增大。但小的腔内倾斜像差不会使波面中的高阶像差发生明显变化,当引入较大的腔内倾斜时相位中的离焦、像散等高阶像差则有所增大。大菲涅耳数,且腔长较长的非稳腔对于离焦像差有一定的容限度。因此,在进行腔内像差自适应校正时,应首先考虑腔内倾斜像差的校正。

基于H-S波前传感器的正支共焦腔调腔方法的研究

采用H-S波前传感器对于非稳腔进行了实验调腔技术研究,指出了正支共焦腔调腔的原则,以输出光束近场强度和相位分布这一双重依据作为谐振腔是否调好的标准。进行非稳腔调腔时,首先应当保证整个光路共光轴使输出强度分布均匀,但此时光束中可能还包含离焦等高阶像差,因此在腔外用Hartmann-Shack波前传感器进行光束相位测量,得到了35阶像差Zernike系数、波面PV和RMS值,进一步计算得到远场分布和环围能量曲线等。从而可以全面了解输出光束质量,并能有针对性地对光腔进行调整,从而达到较理想的光腔调整共轴状态。

基于H-S波前传感器的正支共焦腔准直技术研究

采用H-S波前传感器对非稳腔进行了实验调腔技术研究,指出了正支共焦腔调腔的原则,以输出光束近场强度和相位分布这一双重依据作为谐振腔是否调好的标准。进行非稳腔调腔时,首先应当保证整个光路共光轴使输出强度分布均匀,但此时光束中可能还包含离焦等高阶像差,因此在腔外用Hartmann-Shack波前传感器进行光束相位测量,得到了35阶像差Zernike系数、波面PV和RMS值,进一步计算得到环围能量曲线等,从而可以全面了解输出光束质量并能有针对性地对光腔进行调整,达到较理想的光腔共轴状态。

腔镜倾斜扰动对正支共焦腔输出光束模式的影响

针对激光器出光过程中腔内像差扰动带来的光束质量下降问题,分析了正支共焦腔腔镜倾斜扰动对调腔光模式的影响,采用等效透镜波导法计算了凹、凸腔镜倾斜失调状态下的调腔光模式分布、泽尼克(Zernike)像差系数。同时采用哈特曼-夏克(Hartmann-Shack)波前传感器方法对此进行了实验定量研究,用模式法进行了波前重构。得到了扰动量与泽尼克像差的定量关系。结果表明,凹镜倾斜扰动对腔模的影响大于凸镜,对于大菲涅耳数非稳腔,腔内倾斜扰动量与腔外泽尼克倾斜系数具有良好的线性关系,若对凹、凸腔镜分别施加等量倾斜扰动,带来的腔外泽尼克倾斜系数比率约为光腔放大倍率。且腔模倾斜像差增加的同时还将导致离焦、像散等高阶像差的增大,因此作腔内相位补偿或校正时,应使补偿或校正平面尽可能靠近凹面镜;最后对实际激光束与He-Ne调腔光束的异同作了简要比较。

利用腔内凹面镜控制输出光束稳定性的激光系统

本文给出了一种控制正支共焦非稳腔输出光束稳定性的激光系统。利用哈特曼波前传感器实时测量谐振腔内的倾斜扰动像差,基于该像差信号,采用一台步进电机作为主控器,并采用比-积分-微分(PID)控制算法控制一块高反射率的凹面腔镜完成腔内倾斜扰动的自动校正。理论和实验研究表明:本系统能够快速稳定地控制正支共焦非稳腔失调引起的倾斜像差,实现正支共焦非稳腔输出光束的自动稳定。