高峰值功率声光调Q厄米-高斯模固体激光器

在离轴泵浦激光器中,离轴热透镜效应会引起激光器出现厄米-高斯（HG）模式的跳模现象,即随着泵浦功率升高,激光器先由单一的HG模式转变为混合模式,进而跳模到相邻的低阶HG模式。这是由离轴泵浦时离轴的热透镜使谐振腔光轴发生偏移,从而使有效的离轴量减小引起的。激光器所处的模式阶数越高,发生跳模对应的泵浦功率越低。实际中可以通过对离轴量增加一个修正量,使激光器重新恢复到跳模前的模式,泵浦功率越高,需要的修正量越大。实验产生了HG_1,0～HG_16,0 16个模式的高峰值功率脉冲光束,在10 kHz重复频率下,HG_1,0光束的脉冲宽度为32 ns,峰值功率为4.1 kW;HG_16,0光束的脉冲宽度为79 ns,峰值功率为0.7 kW。     

高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究

为了获得高光束质量的脉冲固体激光输出,研究了高斯非稳腔固体激光器的模式分布。运用边界有限元法将谐振腔内光场衍射积分方程转化成矩阵方程组,模拟分析了平凸高斯非稳腔内光阑位置、孔径大小以及高斯镜参数对输出光束模式的影响。基于理论模拟结果对激光器结构参数进行了优化,分别测量了腔内不同光阑位置和孔径下的激光器输出光束振幅及模式分布情况。在光阑半径为1 mm、光阑距高斯镜为150 mm、泵浦电压为900 V的实验条件下,光束质量M_x~2=1. 9、M_y~2=2. 3,激光最大输出能量为280 mJ的高光束质量激光输出。实验结果表明,在腔内加入选模光阑以及优化高斯镜参数可以进一步改善腔内模式分布,获得高光束质量激光输出,这与理论模拟结果基本相符。     

激光器件 激光参数测量

TN2472006010161面阵CCD激光束参量测量系统及其实验研究=Experi-mental study on beam parameter measurement system u-sing area array CCD[刊,中]/高雪松(北京理工大学光电工程系.北京(100081)),高春清…∥中国激光.—2005,32(7).—993-996采用面阵CCD探测器测量连续和脉冲激光器空间光束的技术,研制了一套高精度激光参量测量系统,测量了激光二极管连续抽运输出波长为1064nm的固体模式发生器产生的不同阶次厄米-高斯光束和脉宽10ns调Q灯抽运固体激光器的光束参量,分析对比了模式发生器输出光束的理论值和实验测量结果,证明了系统…     

厄米-高斯模和拉盖尔-高斯模及它们之间的转换

介绍了厄米-高斯模和拉盖尔-高斯模的特点,基于厄米多项式与拉盖尔多项式之间的关系,给出了拉盖尔-高斯模用对角的厄米-高斯模的展开式表示,进而讨论了利用模式转换器使厄米-高斯光束转化为拉盖尔-高斯光束的方法。     

复宗量厄米-高斯光束的相干模表示

基于激光的相干模分解理论，讨论了复宗量厄米_高斯(EHG)光束的模相关和相干模表示，推导出EHG光束的模相关系数的解析表达式，并给出了一种只包含有限个模式的相干模表示. 在此基础上，根据EHG光束的模结构，分析了EHG光束和常规厄米_高斯(SHG)光束M²因子的差异. 关键词： 复宗量厄米_高斯(EHG)光束 相干模分解 2因子')" href="#">M²因子 模相关系数(MCCs)     

(1+1)维强非局域非线性介质中的高阶模呼吸子

基于强非局域非线性介质中的Snyder-Mitchell模型,利用分离变量法得到了(1 1)维光束传输的厄米-高斯型解析解.比较厄米-高斯型解析解与非局域非线性薛定谔方程的数值解,证实了,在强非局域条件下,该厄米-高斯型解与数值解完全吻合.对厄米-高斯光束的传输特性进行研究,结果表明,光束束宽会出现周期性的压缩或者展宽现象.并且得到了实现厄米-高斯光束稳定传输的临界功率、厄米-高斯孤子解及传输常量,临界功率与厄米-高斯光束的阶数无关,但传输常量随阶数的增加而增加.高斯呼吸子和高斯孤子就是基模厄米-高斯呼吸子和基模厄米-高斯孤子.     

非稳腔主动式直接获取纳秒近似无衍射贝塞尔绿光

通过对基于轴棱锥的贝塞尔谐振腔和贝塞尔-高斯谐振腔的研究,设计了一台腔内倍频Nd:YAG纳秒近似无衍射贝塞尔绿光激光器. 非稳激光器谐振腔由轴棱锥和凸面镜组成. 实验采用单灯脉冲抽运激光增益介质Nd:YAG晶体,倍频晶体选用KTP. 当抽运电压为350 V时,由主动式直接产生纳秒近似零阶贝塞尔绿光,其脉冲宽度为55.1 ns,波长为532 nm,线宽为0.8 nm,近似无衍射零阶贝塞尔绿光的中心光斑直径为192 μm. 利用Fresnel-Kirchhoff 衍射积分和Fox-Li迭代法,通过数值计算得出 关键词： 主动式 纳秒贝塞尔光束 腔内倍频 轴棱锥     

自加速类贝塞尔-厄米-高斯光束的理论和实验研究

空间相位调制一直是设计新型自加速光束的重要方法.参照类贝塞尔光束产生的思路,从理论上提出了一种新型的自加速无衍射类贝塞尔-厄米-高斯光束,并从数值模拟和实验两个方面研究此光束沿不同轨道的演化.理论上通过对厄米-高斯光束进行相位调制,产生了不同模式的自加速类贝塞尔-厄米-高斯光束.采用分步傅里叶算法模拟了(0,1),(1,0),(1,1)和(1,2)阶类贝塞尔-厄米-高斯光束沿预设轨道的传输过程.采用计算全息和空间光调制技术在实验中观察了类贝塞尔-厄米-高斯光束沿预设轨道的传输,例如抛物、双曲、双曲正割和三维轨道.实验观察与理论结果符合得很好.实验验证了不同阶类贝塞尔-厄米-高斯光束的奇特光斑结构,验证了光束的非衍射特性及传输轨道的可控性,且理论模拟验证了光束的自修复特性.作为此前研究的类贝塞尔光束的一般形式,本文所得到的光束可用于构造出更加新型实用的光束.     

基于腔内球差选模产生高阶拉盖尔-高斯模式激光

本文报道了基于腔内球差在端泵Nd:YVO₄激光器中选择单一高阶拉盖尔-高斯(LG)振荡模式的实验研究.在激光谐振腔内使用短焦距透镜引入明显的球差,使具有不同光斑半径的各阶LG模式的光路在空间上发生分离,从而实现对模式的选择作用,1.03 W泵浦功率下线偏振1064 nm激光能够在LG_0,±10和LG_0,±33之间以单横模工作.分析发现适当的横模间球差是抑制边模、选择单一高阶LG模式的必要条件,而过大的球差又会导致单一LG模式自身遭受明显的损耗,不利于产生高阶的LG模式输出.据此进一步优化实验参数,获得了角向指数m达到±75的高阶LG模式输出.     

抽运光对激光束空间分布影响程度的估算方法研究

为便于评价两种光场空间分布之间的偏离程度，引入一个数学参数δ进行研究。将该参数应用到谐振腔内分析了抽运光空间分布对基模振荡光光束质量的影响。这种影响主要表现为：若抽运光在激光介质中引起非均匀的增益分布，基模振荡光将偏离高斯分布。利用δ参数对这种影响的程度进行了定量估算。定量研究表明：δ参数可以直观地反映泵浦光分布对激光器光束质量的影响程度，而且在激光器的设计中δ参数的大小可衡量泵浦光分布的优劣。对于端面泵浦二极管泵浦固体激光器（DPL），稳恒运转下最理想的抽运光分布形式是高斯型抽运光，其半径等于谐振腔的基模高斯振荡光半径。     

高稳定LD端面泵浦腔内倍频Nd∶YVO4/LBO连续红光激光器

设计出一种能够较好地补偿激光晶体热效应的激光谐振腔,实现了高稳定LD单端泵浦LBO腔内倍频Nd∶YVO4连续红光激光器.当晶体吸收的泵浦功率为24.56 W时,671 nm激光功率达到1.203 W,光-光转换效率4.9%,激光模式为TEM00模.在输出功率为1.08 W时,激光器1 h功率不稳定度为0.52%.     

多厄米-高斯子波束的传输特性研究

基于拉盖尔-高斯模和厄米-高斯模之间相互转换的关系,将拉盖尔-高斯涡旋光束展开成多厄米-高斯子波束,给出了模式转换关系的强度分布图。采用惠更斯-菲涅尔原理,推导了非傍轴条件下多厄米-高斯子波束在真空中传输时接收面处的场分布表达式。采用数值分析方法对真空传输过程中不同传输距离和拓扑荷下的多厄米高斯子波束的强度和相位分布进行了分析。结果表明:在短距离传输范围内,多厄米-高斯子波束在主扇位区域具有高光强能量集中,可以用于精确的光学操控。随着传输距离的增大,子波束场的等相位线由直线变为平滑的弧线。在远距离传输时,非傍轴近似多厄米-高斯子波束的相位变化远远小于傍轴近似拉盖尔-高斯光束的相位分布。由此可见,非傍轴近似条件下多厄米-高斯子波束更适合远距离传输。所研究的结果可为高拓扑荷、宽发散角拉盖尔-高斯涡旋光束的传输提供理论基础。     

高光束质量、高功率稳定性激光器的设计及实验研究

高光束质量、高功率稳定性激光器在激光加工、激光测量等领域具有广泛的用途.为了实现激光器腔内光斑聚焦同时减少色散和体积,人们常常将曲面反射镜用在激光谐振腔中,但光束倾斜入射到曲面反射镜往往会引起像散,从而导致光斑质量恶化,并降低激光器的性能.另一方面,在高功率激光器或超短脉冲激光器中,激光增益介质热透镜焦距的起伏,是导致激光输出功率波动的主要原因之一.针对激光器的像散和功率波动这两个问题,本文提出了一套简单高效的解决方案,在考虑像散补偿和热透镜效应的基础上,基于传播变换圆理论,首次提出一种可实现高光束质量、高功率稳定性激光器谐振腔的设计方法,并对采用该方法所设计出的超短脉冲激光器进行理论与实验研究.研究结果表明,利用该方法设计的激光谐振腔,两端臂像散能够完全被补偿,实验上实现了基模高斯光束输出;当激光晶体热透镜焦距改变时,该方法所设计出的激光谐振腔内各关键位置光斑半径的变化,显著地小于普通谐振腔,在相同外界条件下,其输出激光功率稳定性明显优于普通激光器.     

高稳定LD泵浦腔内倍频Nd∶YVO4/KTP连续绿光激光器

设计出一种能够较好地补偿激光晶体热效应的激光谐振腔，实现了高稳定LD单端泵浦KTP腔内倍频Nd∶YVO₄连续绿光激光器.当晶体吸收的泵浦功率为24.56 W时，532 nm激光功率达到5.3 W，光-光转换效率达到21.6％，激光模式为TEM00模.在输出功率5W左右时，激光器1 h功率不稳定度优于0.6％     

厄米-高斯光束在热非局域介质中传输的数值模拟研究

基于非线性薛定谔方程和热扩散的泊松方程,采用分步傅里叶算法以及多重网格法对厄米-高斯光束在不同形状的热非局域介质铅玻璃中的传输进行了数值模拟研究. 结果表明,低阶厄米-高斯光束可以较为稳定地在铅玻璃中传输. 高阶厄米-高斯光束在铅玻璃中传输变得不稳定,并且阶数越高,稳定性越差. 样品的形状对于厄米-高斯光束的影响很大. 在正方形样品中,厄米-高斯光束的传输与Snyder-Mitchell模型符合得相对较好. 在矩形样品中厄米-高斯光束在传输过程中的强度分布将发生较大的变化. 关键词： 非局域非线性介质 厄米-高斯光束 光束传输     

基于厄米-高斯光束的单光子捕获理论研究

从光波电磁场方程的TEM10和TEM01模厄米-高斯光束出发,推导了自由空间量子密钥分配的单光子捕获概率表达式.针对低轨卫星-地面站间激光链路,进行了单光子捕获分析.理论研究表明,对于低轨卫星-地面站间量子密钥分配,采用TEM10和TEM01模厄米-高斯型高度衰减激光脉冲作为单光子源是可行的.     

应用于光刻领域中的固态紫外激光源的制作

以半导体侧泵钇铝石榴石激光器为泵浦源,采用腔内泵浦两块三硼酸铯晶体,产生满足高功率与高光束质量要求的三倍频355 nm紫外激光.通过使用法拉第旋转器谐振腔优化设计与热效应补偿提高输出光的光束质量,并且使用体光栅作为输出镜,在实现线宽窄化同时保持准相位匹配的高效性能.该光刻用紫外激光源成功地替代准分子激光器,使用在一套大面积亚纳米级投影式光刻系统上,工作时紫外光输出功率为4.37 W,光束质量因子为2.27.     

应用于光刻领域中的固态紫外激光源的制作

以半导体侧泵钇铝石榴石激光器为泵浦源,采用腔内泵浦两块三硼酸铯晶体,产生满足高功率与高光束质量要求的三倍频355 nm紫外激光.通过使用法拉第旋转器谐振腔优化设计与热效应补偿提高输出光的光束质量,并且使用体光栅作为输出镜,在实现线宽窄化同时保持准相位匹配的高效性能.该光刻用紫外激光源成功地替代准分子激光器,使用在一套大面积亚纳米级投影式光刻系统上,工作时紫外光输出功率为4.37W,光束质量因子为2.27.     

端面泵浦双Nd: YVO4激光器中热效应对腔稳定性的影响

利用多个激光晶体串接方式可以提高固体激光器的输出功率. 发展双Nd: YVO₄晶体激光器, 将晶体的端面镀膜作为谐振腔的端面镜, 构成了平行平面谐振腔. 对平行平面谐振腔的等效腔进行了理论分析, 结果表明激光晶体吸收泵浦光产生的热透镜效应对保持腔的稳定性起到了重要的作用. 在国内首次进行了双端泵浦双Nd: YVO₄激光器的实验研究, 在抽运功率为 20.74 W时获得了11 W的1064 nm TEM00模激光输出, 其光-光转化效率约为53%. 并且对于不同掺杂浓度下的实验结果进行了讨论.     

高稳定LD泵浦腔内倍频Nd∶YVO4/KTP连续绿光激光器

设计出一种能够较好地补偿激光晶体热效应的激光谐振腔,实现了高稳定LD单端泵浦KTP腔内倍频Nd∶YVO4连续绿光激光器·当晶体吸收的泵浦功率为24.56W时,532nm激光功率达到5.3W,光-光转换效率达到21.6%,激光模式为TEM00模·在输出功率5W左右时,激光器1h功率不稳定度优于0.6%·