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。

氩离子激光器高稳定谐振腔

在激光全息照相和计算机光存贮等方面的应用中，要求氩离子激光器的输出功率和激光输出光束指向都应具有高度的稳定性。对于不带高稳定谐振腔的简易的氩离子激光器，一般很难满足上述应用中提出的对稳定性的要求，因此很有必要研制高稳定谐振腔。

非稳定谐振腔模的稳定性

谐振腔是激光器的重要组成部分,它的作用不仅在于产生激光,更重要的还在于决定输出光束的质量。本文首先对非稳定腔的特性作简要的介绍,然后用几何光学方法讨论这类腔体的模的稳定性,说明了非稳定腔虽损耗大,但只要选择和设计好谐振腔的参数,使增益足够大,仍为理想的腔体。

半导体双端抽运三程折叠谐振腔板条激光器

为了获得简单紧凑的固体激光器,采用半导体端面抽运三程折叠谐振腔板条激光器,建立了热透镜等效腔模型,进行了等效腔稳定性及腔内基模光斑半径的仿真分析,将新型结构与平-平腔结构进行了比对性实验研究。结果表明,在三程折叠腔长为170mm时,获得了21W的1064nm激光功率输出,光光转换效率为16.4%,斜效率为25%,水平和竖直方向上的M^2因子分别为10.8和2.76。同等条件下,水平方向上M^2因子从平-平腔的152.7优化到三程折叠腔的10.8;输出光斑水平方向尺寸由平-平腔的10.8mm压缩到三程折叠腔的4.1mm,验证了结构简单紧凑的端面抽运三程折叠谐振腔激光器光束的输出能力。该研究对获得腔内调Q和腔内倍频532nm激光器有实际意义。

折叠腔腔参数对内腔倍频系统稳定性的影响

使用矩阵光学方法分析了V型折叠腔内腔倍频激光系统稳定运行的条件。分析了腔几何参数包括腔的尺寸、反射镜的曲率半径以及倍频晶体的热焦距对系统稳定性的影响 ,并作了数值计算和讨论。

LD双端泵浦U型腔Nd∶YVO_4激光器稳定性研究

基于传输矩阵理论,针对端面抽运的U型腔Nd∶YVO4固体激光器谐振腔的稳定性进行了理论分析和数值模拟。通过改变"U"型腔各个臂长得到不同腔臂长条件下谐振腔的稳区范围和晶体中心处的振荡光斑,比较稳区范围以及振荡光斑,找出一组腔参数值使谐振腔能够在较高泵浦功率下保持稳定且振荡光斑足够理想。按照确定的腔参数值进行了具体实验,实验结果表明:按选定参数设计的谐振腔在调Q重复频率为100 kHz,泵浦功率为60 W时,激光器能够稳定工作并输出21.6 W的高重频激光,谐振腔稳区范围的变化规律与理论计算基本吻合。

环形倍频腔系统稳定性的分析

为了实现通过腔外倍频钛宝石可调谐激光(851.1nm)而得到所需波长(425.6nm)的光。首先根据二次谐波产生理论讨论了针对利用LBO晶体倍频851.1nm光时有关晶体参数的选择,然后在此基础上利用矩阵光学的方法分析了环型外谐振倍频腔的几何参数,包括腔的尺寸,反射镜的曲率半径等对系统稳定性的影响及倍频光输出功率稳定性的影响,并作了数值计算和分析。

LD双端端面抽运Nd：YVO_4折叠腔主振荡器的稳定性研究

对双端端面抽运的Nd:YV_4Z型折叠腔主振荡器的设计进行了模拟,采用ABCD传输矩阵理论详细分析了各腔参量对谐振腔稳定性的影响。由模拟结果推断,稳区的范围可通过谐振腔各分臂臂长的和来调节,而且应在臂长允许的范围内尽量选择小角度。利用相同的光学元件设计了两种腔长的热稳定腔,比较了长短腔型各自的利弊。

稳腔固体激光器光束参量的研究

定义了适用于多模固体激光器的光束质量参量，理论和实验结果表明，定义的光束参量的变换遵循ＡＢＣＤ 法则，通过成像系统后保持不变。

光参量振荡固体激光器研究

实验采用电光调Q、闪光灯泵浦实现高峰值功率的1.064μm基频光输出,利用Ⅱ类非临界相位匹配KTP晶体和非稳定谐振腔光参量振荡器Optical Parametric Oscillator(OPO)技术,实现了1.57μm人眼安全波段激光。在腔镜曲率半径为2m条件下,测量分析了非稳定谐振腔OPO中不同透过率输出镜时的激光输出特性,获得了最大输出能量35m J、脉冲宽度1.5ns的人眼安全波段的脉冲激光输出。

双端抽运双Nd:YVO_4连续绿光激光器

为了提高半导体激光器抽运的全固态激光器的输出功率与光-光转换效率,设计并使用了双端抽运双Nd∶YVO4绿光激光器。通过激光晶体温度场特性的研究以及依据光束的传输矩阵,分析了双激光晶体热透镜效应对于谐振腔稳定性的影响,设计了双端抽运双激光晶体折叠腔。在双端抽运双Nd∶YVO4绿光激光器系统中,LBO晶体采用了Ⅰ类非临界相位匹配腔内倍频方式,当抽运光功率为26.56W时,获得了5.5 W的稳定连续绿光输出,其光-光转换效率为20.7%。结果同时表明,在谐振腔内插入双激光增益介质,不仅可以提高激光器的光-光转换效率,而且两个激光晶体热透镜效应相互作用的结果可以增强谐振腔的稳定性。

激光陀螺稳频反射镜的选择

讨论了球面及平面两种稳频反射镜的加工误差对陀螺腔内光路的偏移作用， 分析了腔内光路随这两种反射镜在稳频平移过程中的变化规律以及光路不对称变形对陀螺朗缪尔零漂的影响。分析结果表明： 无论从稳频反射镜存在加工误差考虑， 还是从稳频平移对陀螺性能影响的考虑， 选择球面镜作稳频反射镜要优于平面镜。

2kW CO_2激光器孔栏限模腔的研究

本文实验研究了几种不同菲涅耳数的孔栏限模平凹腔的输出特性,讨论了光栏孔径、腔结构参数、输出镜透过率和光轴失调等对激光功率和光束模式的影响。

稳功率基模连续Nd∶YAG激光器

从结构简单，元件少，腔长短，制作方便的角度出发，提出了一种设计大基模、稳功率固体激光器的方法。从原理上论述了提出该设计的依据。基本出发点是控制激光谐振腔的有效ｇ参数，使ｇ１ｇ２趋近于１，以获取大的基模束腰半径和稳定工作模式。按照该设计原理制作了一台Ｎｄ∶ＹＡＧ基模稳功率连续激光器。输出功率：０．３Ｗ～２Ｗ，连续可调，功率稳定度：±２％。并已用于测试仪器作光源。

高功率激光器抗失调谐振腔的实验研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光谐振腔的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,提出了两种新型激光谐振腔结构,分别是带角隅反射镜的激光谐振腔和直角内圆锥面反射镜激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了这两种激光谐振腔的输出特性和腔镜失调的关系,并结合平凹稳定腔,对三种激光谐振腔的抗失调稳定性进行了对比。实验结果表明,随着全反镜或平面输出镜失调角的增加,角隅腔激光器的单脉冲输出能量下降速度小于直角内圆锥面全反镜腔。两种新型谐振腔全反镜的抗失调稳定性都超过平面输出镜。角隅全反镜谐振腔和直角内圆锥面全反镜谐振腔的抗失调稳定性均大大超过平凹稳定腔。

激光V型腔参量对输出性能的影响

在激光腔型设计时,为了使激光具有良好的输出性能,需要找出谐振腔参量对激光输出性能的影响规律。结合V型折叠腔的图解分析法和多元件光学谐振腔的等价腔分析法,将折叠腔近似等价后,对等价的共轴球面空腔的稳定性和输出光束质量进行理论求解分析,找到了V型折叠腔参量和激光输出性能的内在联系。通过计算给定的条件可知,当折叠角θ=0.15π时,总腔长L的理想取值范围为(70,80)mm,最佳取值为75 mm,端面镜曲率半径R1、R2的允许变化范围为(60,75)mm,折叠镜曲率半径R3的最小取值为45 mm,随着左(右)侧子腔g-参数积增大,右(左)侧端面镜上的基模光斑半径和远场发散角增大。上述等价腔分析法和结论对激光腔型优化设计提供了重要的理论依据。