对称共焦腔激光器横模光场分布的仿真研究

对方形和圆形腔镜对称共焦腔的横向光场分布进行了仿真研究,能够模拟任意横模的横向光场分布,而且能够对不同横模混合后的横向光场分布和光腔中的行波场进行模拟,并绘出光强分布和振幅分布的二维或三维图形。编写了简明的用户界面,能够选择腔镜类型、光腔参数、仿真对象等,使激光器横向光场的仿真可视化、简单化,有助于学生理解和掌握激光器横模的光场分布规律。     

共焦球面腔的衍射模拟

根据激光谐振腔的衍射理论,利用Matlab模拟了共焦腔横模的光强分布及光斑花样,使横模概念更加清晰、直观,加深了对衍射理论的理解．     

高斯光束及其传播特性

本文从光的衍射理论出发，导出了共焦腔中的场分布，进而对激光的传播特性进行了讨论、即激光的准直性和高亮度是由高斯光束的传播特性所决定的。     

矩形激光介稳共振腔的衍射理论结果

本文利用费涅耳衍射自洽积分方程,求得了矩形激光介稳共振腔(虚、实共心腔,半共心腔)的特性。文中给出了输出镜面上的场分布及相位分布,往复一周的衍射损耗及相移。结果指出,介稳腔的场振幅分布与有同样大小的矩形镜,长为原腔的2/r_1/r_2/倍的对称平行平面腔相同。介稳腔往复一周的衍射损耗与该平行平面腔的单程损耗相同。介稳腔具有场分布均匀,输出光束发散角小,易于实现基模振荡等优点,它的缺点是损耗大。因此,它们,特别是虚共心腔,适于作激光放大器系统的高质量输入光束及高亮度器件。     

多环端镜激光谐振腔的探讨

多环端镜激光腔中各阶横模特性的一些计算结果表明:适当结构的这类新型腔与普通激光腔比较,可具有较大的横模选择性与基横模光斑半径.不考虑开孔衍射的准几何光学理论不适用于这类新型腔.新型腔可使某些单横模工作激光器的最佳输出功率约为应用相应的普通激光腔时的两倍或两倍以上.     

应用平面屏衍射的矩阵理论计算轴对称光学谐振腔的简报

我们根据李先枢提出的平面屏系统衍射的矩阵理论(待发表),利用国产121机,计算了轴对称的、对称等价共焦腔中的横模场。L.Ronchi(1972)曾评论过已有的把横范场积分方程转化为无限多个线性方程的齐次方程组的方法。他指出:因为系数行列式的阶为无穷,通常采用截断法,“实际上计算出来的损耗与迭代法的结果比较时,只是准确到数量级之内”。由于我们所应用的衍射的矩阵理论中,严格讨论了衍射矩阵的收敛性质,及截取后的误差上限,所以没有这个缺点。我们计算了g=0(共焦腔),l=0,     

多模输出具有较大功率的氦氖激光器的研制

通过对圆形镜共焦腔激光器的基本理论论述和平凹腔激光器实验验证，指出当要求激光器的输出功率较大时，激光器的放电管采用传统的圆柱形是不适宜的，而应采用具有双曲形状的放电管，以达到增大输出功率的目的．相关的激光理论知识可参见文献[1～3]，实验设计可参见文献[4～6]．     

激光谐振腔光场及远场分布的数值模拟系统

利用数值迭代法和有限元法,对激光圆形镜球面谐振腔的光场分布及远场光束进行数值求解。采用Matlab编写了具备图形化用户界面(GUI)的功能全面的激光谐振腔模拟系统,系统可以选择和设置谐振腔类型及谐振腔参数等。系统运行后给出谐振腔内光场达到稳定状态时的渡越次数、腔镜上光场振幅和相位分布以及远场光强分布的三维图像。对输出镜反射率均匀分布以及输出镜反射率沿径向逐渐降低的激光谐振腔模式及远场光强分布进行模拟并做了对比分析,结果表明,输出镜反射率变化的激光谐振腔模式形成较快,远场光强分布更集中。     

无光阑非共焦球面镜尾纤一体化FP光滤波器的研制

本文报道了一种采用尾纤一体化结构的非共焦ＦＰ腔，通过输入光纤模式与腔体模式的精细匹配，达到横模选择的功能，并成功地研制出了非共焦无光阑尾纤一体化ＦＰ光滤波器样品，插入损耗小于３ｄＢ，残余边峰小于１６ｄＢ。细度大于１００。     

Nd^3＋：YAG球的声子模谱结构与腔效应

利用黄昆方程从理论上分析了在球形激光Nd^3 ,YAG晶体腔中构成的声子场模谱结构相对体材料在性质和数量上的变化,并利用RENISHAW2000型共焦显微喇曼光谱仪实测了Nd^3 ,YAG晶体球的喇曼光谱,发现喇曼位移在50－150cm^-1的范围内,明显存在声子场腔效应现象,根据理论计算结果和实验结果论证了腔量子声学效应存在的可能性。     

Nd:YAG激光器横模选择的实验研究

本文用简单的方法测量了Nd:YAG棒的热焦距和小信号增益系数;提出了Nd:YAG连续激光器选择基横模的有效设计方法,并对这种选模技术作了实验研究,最后从理论和实验上证实,采用平—平腔加小孔尤阑选择基横模,必须根据热焦距和小信号增益系数正确设计谐振腔参数,否则加小孔光阑是徒劳无益的。     

对氦氖激光管一些制作工艺的探讨

为解决He-Ne激光管光学谐振腔的准直问题,笔者采用了负压贴片和负压条件下固化环氧树脂的方法,使贴片前后管子状态保持不变,提高了激光管的输出功度和热稳定性;在He-Ne激光管的排气与充气系统中加入分子筛,是提高系统真空度的行之有效的方法.     

波导CO_2激光器的非匹配光腔

本文报道了波导CO_2激光器的一种选择横模的方法,该器件采用了大孔径波导和近场非匹配凹面镜,可得较高输出功率的基模激光.     

腔镜热变形对高斯镜平凹腔激光场模式的影响

用边界元素法把具有高斯反射镜的平凹腔的衍射积分方程转化为有限阶的矩阵方程,并计算了具有高斯反射镜的平凹腔当平面输出镜发生呈高斯分布的镜面变形时谐振腔基模的场强、相位分布和本征值．结果表明,当变形量较小时,高斯镜平凹腔基模光场半径随腔镜变形量的增大而增大,但不发生畸变,远场分布基本上不受影响,本征值下降甚微,这有效地保持了激光束的质量和功率输出,并利于增益介质的利用．仅当变形量较大,如当中心变形量达到1．2λ以上时,光场分布才发生畸变,远场光斑聚焦特性和中心强度下降,基模冬征值也随变形量的增加大幅下降．     

腔内非均匀增益对DF化学激光器本征模式特性的影响

通过对氟化氘(DF)化学激光器腔内气动流场的分析,建立了包括小信号增益系数分布和折射率起伏分布的非均匀增益分布模型,进而分析了化学激光器腔内非均匀增益分布对其模式特性的影响。采用增益介质多层分布法和Fox-Li迭代法,计算了具有非均匀增益分布的DF化学激光器有源腔本征模式分布,并利用功率谱密度(PSD)及 Zernike 像差系数对无源腔以及有源腔本征模式的相位特性进行了比较分析。研究结果表明：DF 化学激光器腔内非均匀增益特性会引起其本征模式分布不均匀性和波前相位高频比例的增加,进而导致激光器输出光束的光束质量明显下降。     

连续掺钛蓝宝石激光器的三种折叠腔型的稳定性分析与比较

从激光器谐振腔的往返矩阵出发,根据谐振腔的稳态条件及象散补偿条件,采用Ｃ 语言编制程序,利用计算机画谐振腔的稳区图,对连续Ｔｉ３＋ ：Ａｌ２Ｏ３ 激光器的四镜、五镜、七镜三种折叠腔型的稳定性分别加以分析并作了比较,所得结论对设计激光器具有重要的指导意义．     

一种输出无衍射光束的金属环状波导激光器的光场特性

介绍一种输出无衍射光束的金属环状波导激光器,以横向电(TE)模为例详细分析了金属环状波导谐振腔内的电磁场分布,耦合损耗,输出光束近、远场特性.通过几何光学分析了产生无衍射光的原理,计算了无衍射光的相关参数.由衍射积分理论分析和模拟了输出光束的光强分布特性,所得分析结果与几何光学分析是一致的.结果表明,该器件能够输出无衍射光束.     

Radiation-pressure cooling and optomechanical instability of a micromirror

Recent table-top optical interferometry experiments and advances in gravitational-wave detectors have demonstrated the capability of optical interferometry to detect displacements with high sensitivity. Operation at higher powers will be crucial for further sensitivity enhancement, but dynamical effects caused by radiation pressure on the interferometer mirrors must be taken into account, and the appearance of optomechanical instabilities may jeopardize the stable operation of the next generation of interferometers. These instabilities are the result of a nonlinear coupling between the motion of the mirrors and the optical field, which modifies the effective dynamics of the mirror. Such 'optical spring' effects have already been demonstrated for the mechanical damping of an electromagnetic waveguide with a moving wall, the resonance frequency of a specially designed flexure oscillator, and the optomechanical instability of a silica microtoroidal resonator. Here we present an experiment where a micromechanical resonator is used as a mirror in a very high-finesse optical cavity, and its displacements are monitored with unprecedented sensitivity. By detuning the laser frequency with respect to the cavity resonance, we have observed a drastic cooling of the microresonator by intracavity radiation pressure, down to an effective temperature of 10 kelvin. For opposite detuning, efficient heating is observed, as well as a radiation-pressure-induced instability of the resonator. Further experimental progress and cryogenic operation may lead to the experimental observation of the quantum ground state of a micromechanical resonator, either by passive or active cooling techniques.