Techniques trend analysis of propagating laser beam quality measurement

Different methods of measuring a propagating laser beam quality are summarized.The disadvantages in traditional way in measuring a laser beam quality is analyzed and the insufficiencies of the Shack-Hartmannin method which is commonly using wave front technique at present is pointed out.Finally,the transmission intensity equation based(TIE-based)measuring way in a laser beam quality evaluation and the corresponding advantages are discussed,which is believed to be a deve-l oping trend in laser beam evaluation.

激光光束传输因子M^2的一些问题

本文讨论与 M2 因子有关的一些问题 ,指出在近轴近似条件下由光束的二阶强度矩定义的 M2 因子满足 M2 ≥ 1 ,其中只有对基模高斯光束等式才成立 .由光束的功率通量值定义的 M2 因子 ( M2pc)有可能小于 1 ,M2pc的大小取决于所定义的光斑半径内包含的光功率的百分数 .通过计算光场的二阶矩 ,我们获得了轴向相干叠加的高斯光束的 M2

板条激光器VRM光腔输出激光光束质量实验比较

针对磷酸盐钕玻璃板条激光器，采用含不同ＶＲＭ的不同谐振腔型对输出激光光束质量进行了实验比较研究，与普通平凹腔的光束质量也作了比较。测量系统经过数据校核，结果是正确的，所得测量结果对ＶＲＭ在板条激光器中的应用有参考价值。

模规MG－1的光束质量检测实验

在高斯光束传输方程的基础上，介绍了模规ＭＧ－１的组成和工作原理，给出了单模稳频Ｈｅ－Ｎｅ激光和Ａｒ￣＋激光光束质量的实验测试结果。

计算激光光束M^2因子的两种新方法

对实际激光光束M2因子的计算测量作了一些讨论，给出了两种计算测定实际激光束M2因子的新方法：由光束不同截面的光斑半径来得到M2因子；测得激光束某个截面的光强分布求出激光束的M2因子．

光束品质因子M^2及其性质

讨论了光束品质因子 Ｍ２

用二维CCD系统测量光束质量的实验研究

建立了一套二维面阵ＣＣＤ光束质量诊断系统，测量了磷酸盐钕玻璃板条激光器自由振荡和调Ｑ输出激光的光束质量因子Ｍ２。该测量系统经过数据校核，所得测量结果是正确的。

对激光光束质量一些问题的认识

从对激光光束质量研究进展开始,讨论了在傍轴和非傍轴范畴内激光光束质量的一些问题,主要是非傍轴光束的光束质量评价。光束传输的非傍轴矢量二阶矩理论可用于计算多种非傍轴光束的M2因子,但对M2因子的物理解释却有困难。例如,在非傍轴范畴,M2因子依赖于束腰宽度与波长之比,并可小于1。但远场发散角之值可趋于90,°这将导致很大的M2因子值。另一方面,若将公式中的光强用时间平均坡印廷矢量z分量代替,桶中功率(PIB),或等价地,!参数可推广用于评价非傍轴光束的远场光束质量。PIB表征了光束功率的可聚焦能力,是一种简明、直观评价不同激光光束的方法。然而,在!参数的公式中的束宽是按功率含量百分比定义的,因此双曲线传输规律不再严格成立。

高功率半导体侧向泵浦固体激光器热效应对光束质量的影响

高功率半导体侧向泵浦固体激光器中的动态热效应严重影响激光的光束质量。本文从研究激光热稳定腔的输出特性出发,测量了激光输出功率、光束质量M2因子随激光腔型和泵浦电流变化的关系,分析了热效应引起光束质量变化的机理,实验结果得到了很好解释。

基于正交散焦光栅的1064 nm脉冲激光M^2因子测量

传统光束质量测量装置不能有效测量脉冲激光的M^2因子。为实时检测脉冲激光M^2因子,将正交散焦光栅和短焦透镜密接配合使用,同时测量待测光束9个不同位置处的光强分布,用二阶矩方法计算束宽,并经双曲线拟合得到被测光束的~2因子。根据高斯光束的薄透镜变换理论,分析了被测光束束腰宽度和束腰位置变化对测量精度的影响,得到了正交散焦光栅M^2因子测量系统对测量参数要求低、动态工作范围大等结论。实验测量了1064 nm Nd:YAG固体脉冲激光器单个脉冲的M^2因子、脉冲之间的M^2因子变化和光束M^2因子随电压的整体变化情况。结果表明此系统实现了对脉冲激光M^2因子的测量,并能实时检测激光工作过程中的M^2因子变化。

评价激光光束质量的各种方法

详细地介绍了各种激光光束质量的评价标准 ,提出了光束质量的评价标准与实际的应用类型有关。通过各种光束质量的定义和表达式的相互比较 ,针对具体的实际应用目的 ,指出了它们各自的适用范围和局限性。重点阐述了M2 因子应用的普适性 ,给出了M2 1的证明 。

环状平顶光束的传输特性研究

利用偏心高斯光束相干叠加方法,建立了柱坐标系下环状平顶光束模型.采用广义强度二阶矩定义,推导出环状光束广义M2因子的解析表达式.利用广义衍射积分理论,给出环状光束经过近轴ABCD光学系统的传输公式,并进一步给出了环状平顶光束修正的菲涅耳数定义.分析了环状平顶光束在自由空间的传输规律.研究结果表明,该模型可统一描述基模高斯光束、环状高斯光束以及环状平顶光束.环状平顶光束的广义M2因子和环状平顶光束的传输特性与其阶数及遮拦比有关.

双侧对称抽运横流液体激光器的光束质量分析

为了提高横流液体激光器的光束质量,采用ANAYS软件分析了双侧抽运液体激光器的液体介质的温度分布,对不同流速条件下的非稳腔光场分布和光束质量M^2因子进行了数值计算。结果表明,存在一个使光束质量M^2因子较优的液体流速,并针对该类激光系统中增益和折射率梯度分布都关于抽运方向对称分布的特点,采用柱透镜补偿波前畸变效应,将光束质量因子由24降低到12.5,说明柱透镜补偿位相畸变能有效地提高液体输出光束质量。

激光光束质量的评价方法

激光光束质量是一个很有现实意义的论题,对不同应用的激光光束其质量的评价标准一般不同。给出了几种有代表性的激光光束质量的评价方法,并分别对各种评价标准的合理性与适用性进行了详细的分析;研究了实际应用中对激光光束质量的一些要求和相关的评价参数。

材料加工用激光束质量初探

本文从激光材料加工的角度讨论了以Ｍ￣２参数作为光束质量评价标准的可能性。指出对穿透式的加工方式，Ｍ￣２参数可以表示光束的实用价值，但对表面加工方式，Ｍ￣２参数的大小并不能反映光束实际的实用价值。

球差透镜对超高斯光束光束质量影响的研究

根据束宽的传输方程 ,采用双曲线拟合的方法 ,计算了超高斯光束通过球差透镜后的M2 因子。同时还研究有球差的超高斯光束在透镜几何焦面和实际焦面上的桶中功率 (PIB)。以M2 因子和PIB作为光束质量评价的参数 ,进行了详细的数值计算来说明球差对超高斯光束光束质量的影响 ,并与有球差的高斯光束做了比较。

基于光子晶体微腔和光纤环形衰荡的微力传感器

提出一种基于光子晶体微腔的高灵敏度的微力测量方法.首先,提出一种M型结构的梁作为传感探头,使系统在受到微力作用时,仅有光子晶体微腔的空气孔折射率发生变化而引起谐振波长的漂移,极大地提高了传感器的线性度和测量范围.然后,对微纳环结构的光子晶体微腔结构进行优化设计,获得了品质因子高达7 100的微腔.最后,选择合适的实验器件及其特性参数,搭建基于光纤环形衰荡的波长解调系统,实验结果表明该系统的波长解调灵敏度为90μs/nm,所设计的微力测量系统的灵敏度可达194.616μs/μN.

扰动对三倍频光束质量的影响

使用分步傅里叶变换和四阶龙格库塔法,对高强度激光三次谐波转换的光束质量进行了研究,考虑了谐波转换过程中的二阶非线性、三阶非线性、衍射、离散等效应,并着重研究了入射基频光波的扰动对三倍频光束质量M2因子的影响.研究表明,入射基频光的振幅调制和位相畸变均会降低三次谐波转换光波的光束质量,相对而言较大的位相畸变对谐波光束质量的影响更大于振幅调制的影响,而较小的位相畸变对谐波光束质量没有明显的影响.

实用化的光束质量测量系统

文中报道了一个基于CCD和计算机的HSH—I型光束参数及衍射极限倍数因子M2测量系统，对测量方法、软硬件组成和误差来源进行了讨论，并给出了实际测量的结果。

高斯正支共焦非稳腔光束质量测量结果与分析

利用美国Spiricon公司生产的M2-200 Beam Propagation Analyzer(M2仪)测量了氙灯泵浦Nd:YAG的正支高斯非稳腔脉冲激光器的腔长变化对输出光束质量的影响。简要叙述了M2仪的使用方法和测量过程,介绍了几种评价光束质量的物理量。通过观测和分析,正支高斯非稳腔腔长的变化会影响输出光束的质量。实验中发现,当腔长为78 cm时光束质量最佳,此结果与理论值78.6cm很相近。误差主要来自两个方面:一是谐振腔内等效透镜主面位置测量不准确;二是腔内含有晶体棒时,腔长计算不精确。离焦比较大时光束质量明显变差,M2和发散角都很大;与腔镜的失谐灵敏度相比,高斯共焦非稳腔对腔长的失谐灵敏度小,失谐容忍度大。通过测量结果的对比得出,用M2因子评价光束质量是一个较好的选择。