渐变反射率镜的设计与制备

按照高斯型渐变反射率镜(GRM)的参数要求,采用了中间层厚度渐变的方案对膜系和掩模板形状进行设计.根据薄膜的实际需求和具体的沉积设备,设计了掩模和掩模切换装置.在一次高真空环境下镀制了渐变反射率镜的所有膜系.采用直接测量的方法,测量了高斯型渐变反射率镜反射率的径向分布.测试结果表明,用这种技术制备的样品,与设计要求基本一致.分析得出,掩模板形状与精度对镀制结果有影响.随着设计尺寸减小,掩模板对膜料分子的散射作用增强,使样品中心反射率小于设计要求,边缘出现旁瓣.提出了减小基片与掩模板之间的距离和提高膜厚监控的精度的改善方案.

高功率固体激光器非稳定谐振腔设计

针对传统稳定谐振腔在高功率时光束质量变差的问题,设计了一种高功率固体激光器非稳定谐振腔。从提高激光器输出功率和改善光束质量的角度出发,以渐变反射率镜作为输出镜来设计非稳定谐振腔。在大功率输出的情况下,对工作物质的热焦距进行测量,根据测量的结果优化大功率输出时的谐振腔具体参数,并进行试验分析。结果表明:该方法能输出能量均匀的激光束,使大部分能量集中在中央,对一些工业加工领域具有重要的参考意义。

VRM腔高光束质量高功率双波长激光器

研制的双波长短脉冲激光器采用"大模体积腔+渐变反射率输出镜"技术,对二极管泵浦棒状激光介质产生的热透镜及热退偏进行补偿,在500 Hz下实现了谐振腔短脉冲能量140 mJ,脉宽约17.76 ns的1 064 nm激光输出,20 min能量不稳定性RMS值小于0.3%,激光光束质量M2≈1.6。该实验结果与采用MOPA技术路线——谐振腔+预放的方式技术指标相当,但采用谐振腔的技术路线结构简单紧凑。采用水热法生长抗灰迹效应的GTR-KTP晶体作为倍频晶体,相位匹配方式选择Ⅱ类相位匹配,倍频后532 nm激光单脉冲最高能量96 mJ,最高倍频效率68.6%,激光光束质量M2≈2.1。通过能量调节设计,实现了线偏振态1 064 nm和532 nm激光功率连续可调共光轴输出。

对卡塞格林式多程放大器中环形光束传输的数值模拟

利用光线追迹法以及分步傅里叶-贝塞耳变换法,考虑了光阑对光束的拦截和通光作用以及激光放大过程中的增益饱和效应,对环形腔调Q钕玻璃激光系统振荡器输出的光束经卡塞格林式放大器多程放大后的光场演化过程进行了数值模拟,并进行了实验验证。分析得出现有系统中输入输出镜的阶跃反射率分布是导致输出环形光束质量不好的主要原因,并重点对放大器的腔镜部分进行了优化设计,提出了反超高斯反射率分布的输入镜与超高斯反射率分布的输出镜相组合的腔镜对结构。数值模拟结果表明,该腔镜对的使用可大大改善输出环形光束的质量。