非稳腔输出的一种简单分析方法

通常对非稳腔的振荡特性,需要用完整严格的衍射理论来描述激光的辐射。本文采用几何光学近似的方法,即射线矩阵的方法分析了非稳腔的振荡特性,用ABCD矩阵元给出输出光束特性、几何放大率及主模形成时间。从几何光学上保证腔输出具有最小发散角,以实现单横模运转。     

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。     

等振幅多光束干涉仪

设有平行放置的两平行板 P_1和 P_2。在 P_1上镀有完全反射的镀层,即反射系数为1的镀层,P_2上则在不同的反射部位镀上反射系不同的镀层,使得从旁进入的一宽约2毫米并略为会聚的光束,在 P_1、P_2间往复反射,每次在 P_2上反射的同时,即透出一束光,这些透出光的振幅均相同,如图一所示。如用一聚光镜将这些透出光束会聚起来,则在其焦平面上将出现一组平行干涉条纹。现在我们来求使各透出光束振幅相同的条件。在图二中,设入射光的振幅为 a,P_2上各反射处的反射比和透射比分别依次以 r_1,t_1;r_2,t_2;r_3,t_3;…r_n,t_n.表之。则各透出光的振幅即如图二     

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.     

利用快速傅立叶算法模拟离轴混合腔的光场分布

针对快速傅立叶方法在计算离轴非穗腔中存在的困难,在Sziklas和Siegman的波函数坐标变换理论的基础上稍作调整,计算了离轴混合腔的腔内光场分布、近场输出光强分布和远场光强分布,并与实验测得的光强分布曲线做了比较,得到了较为理想的理论模拟结果。同时,理论模拟结果也表明了利用离轴非稳腔能够得到高光束质量的激光输出。     

利用球差透镜获得平顶激光光束

利用球差透镜获得平顶激光光束蒲继雄庄其仁（华侨大学电气技术系泉州３６２０１１）单横模激光器输出的激光光束是光强为高斯分布的高斯光束。在许多应用场合，要求激光光束的光强分布是平顶激光光束。人们采用了吸收滤波片、微透镜列阵以及衍射光学元件等方法，把高斯光...     

LD双端面泵浦Nd:YAG激光器实验研究

【目的】对双端面泵浦的Nd:YAG激光器进行实验研究。【方法】设计了一种对激光晶体YAG进行双端面泵浦的结构方式,提出对激光晶体介质进行传导冷却与水冷冷却相结合的散热方法,并进一步分析在双端面泵浦下晶体内部的热功率分布,并对晶体内的温度场分布进行了数值模拟计算。【结果】采用U型平行平面腔结构,在注入总泵浦光为33.8W时,得到最高输出功率22.30 W,光-光转换斜效率为71.2%,出光阈值功率为6.68 W,输出光束为基模,M2为1.4。【结论】双端面泵浦YAG激光器比单端面泵浦具有更高的转换效率、更好的光束质量,具有很强的实用价值。
     

提高材料抗空化腐蚀阻抗的一种途径——激光表面热处理

经CO_2激光束处理后,高磷铸铁表面所生成的晶粒极细的马氏体和莱氏体组织具有较好的抗空化腐蚀阻抗。本文对分别采用光强分布不均匀的多模(或非稳腔输出的基模)光束和光强分布较均匀的多模光束处理的空化腐蚀效果进行了比较,并对激光处理后的高磷铸铁试件的破坏形式作了初步的探讨。     

高斯光束传输中的衍射损耗

由于光学元件的通光孔径(横向尺寸)总是有限大的,因此,高斯光束在通过这些光学元件时会有衍射损耗.并引起光束横向场分布、结构(模式)的变化.另一方面,在光学系统设计时,也需要选择适当几何尺寸配置的光学元件,例如不同孔径大小和形状的光阑、空间滤波器等,利用不同阶光模通过它们时有不同衍射损耗来改变光场的横向分布,提高光束质量,进行光束整形或滤波等.在文[1、2]的基础上,我们以厄米-高斯光束为例对衍射损耗作了详细的数值计算和物理分析,所得结果对激光束传输过程中衍射损耗计算和模式结构分析有参考意义.     

LD双端面泵浦Nd:YAG激光器实验研究

【目的】对双端面泵浦的Nd:YAG激光器进行实验研究。【方法】设计了一种对激光晶体YAG进行双端面泵浦的结构方式,提出对激光晶体介质进行传导冷却与水冷冷却相结合的散热方法,并进一步分析在双端面泵浦下晶体内部的热功率分布,并对晶体内的温度场分布进行了数值模拟计算。【结果】采用U型平行平面腔结构,在注入总泵浦光为33.8W时,得到最高输出功率22.30 W,光-光转换斜效率为71.2%,出光阈值功率为6.68 W,输出光束为基模,M2为1.4。【结论】双端面泵浦YAG激光器比单端面泵浦具有更高的转换效率、更好的光束质量,具有很强的实用价值。     

串接双棒钕玻璃激光器

本文给出了一台串接双棒钕玻璃激光器的研究结果。实验采用平面平行腔,双灯氙灯泵浦,磷酸盐钕玻璃为工作物质,输出1.053um,能量高达近1J/pulse的激光。     

有高斯光束注入的激光器的双稳性

本文考虑注入环形腔激光器的信号为高斯光束(TEM10模),利用平均场近似理论得到了单横模共振时的定态方程,并进行了线性稳定性分析,结果表明,对优质腔来说,跟Lugiato所讨论的注入信号为平面波光束时的情况不同,此时环形腔激光器输出呈双稳行为。     

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。     

上、下能级都有泵浦的激光场运动方程

本文采用密度矩阵方法,在计及激光系统中上、下能级都有泵浦和场的损耗的情况下,导出了激光场的运动方程和稳态解。讨论了阈值条件及平均光子数。发现在此情况下输出光强与上能级泵浦率为r_a-r_b,下能级泵浦率为零时相同、但光子统计分布与“相干态”情况偏离更大。     

无衍射J_0光束最大准直距离的研究

本文主要从惠更斯-菲涅尔衍射积分出发推导了无衍射光束的轴上光强和最大准直距离的计算公式,测量了平行光通过轴棱锥后产生的不同传输距离的无衍射光束的光强情况,讨论了不同的棱角的轴棱锥、不同的光阑半径对最大准直距离的影响情况。实验结果显示,当激光光束经过轴棱锥转换后在最大准直距离范围内光强分布近似为贝塞尔分布,符合无衍射光束的特性,由衍射积分理论的数值模拟和几何光学近似得到的无衍射光束的最大准直距离以及棱角与光阑半径对最大准直距离的影响和实验结果基本吻合。     

增大调Q激光输出的理论和实验研究

利用LiF：F2^-色心晶体作为可饱和吸收体,在带抗共振环(ARR,Anti-Resonant-Ring)的YAG激光器中进行调Q实验．当LiF晶体置于ARR中心处,激光腔为凸-ARR非稳腔．而当LiF置于凸面全反镜前,激光腔等效为一个普通的平一凸非稳腔,由调Q速率方程出发。理论和实验证明,在相同的实验条件下,凸一ARR腔的激光输出能量大大高于普通的平一凸非稳腔的输出能量．利用多种泵浦能量进行系列实验,验证了结论的可靠性。     

不同矩形孔的Fraunhofer衍射图样模拟

利用基尔霍夫衍射理论,推导出不同矩形孔的Fraunhofer(夫朗禾费)衍射在屏幕上的相对衍射强度的分布公式。并利用mathematic软件模拟了不同矩形孔的Fraunhofer衍射图样与强度分布,从而找出了不同矩形孔的形状与Fraunhofer衍射图样之间的内在规律:明暗相间的衍射条纹与对应矩形的互相平行的两边垂直;明暗相间的衍射条纹的宽度与两平行边之间的距离密切相关,两平行边之间的距离越小,对应的与平行边垂直方向的衍射条纹越宽,平行方向的越窄等。     

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,     

无衍射Bessel及Bessel-Gauss光的理论与实验

理论分析Bessel光束和Bessel-Gauss光束的相互联系及区别,数值模拟理想Bessel光束和Bessel-Gauss光束在任意平面的径向光强分布,以及光腰半径和谐振腔腔长对输出Bessel-Gauss光束的影响.模拟结果表明,相对于Bessel光,Bessel-Gauss光衰减较快,实验结果也验证了理论分析.同时,光腰半径越大,光强的径向分布衰减越慢;而腔长越大,其主模式的振幅分布衰减越慢.     

含热透镜非稳腔的工作特性

使用矩阵光学方法,对含热透镜非稳腔的主要参数进行了计算,研究了这类光腔在有准直输出光束存在,即广义共焦条件满足时的特性.用光线追迹的几何作图证实了理论结果.