激光平行平面有源腔自再现模的探求

实际的激光腔不可避免有增益介质的存在，同时，也不可能保证光强的泵浦分布是均匀的。这样光强分布的不均匀必然导致增益分布的不均匀，因此，在考虑自再现模时有考虑增益系数分布状态的必要。本文给出数学公式以及若干个增益分布模型的实例验证这种假设的可行性和合理性。     

光脉冲在激光放大介质中的非线性传播

 在考虑了激光放大介质中基质的克尔非线性效应和群速度色散以及活性粒子的增益分布后，导出了光脉冲在激光放大介质中传播的基本方程。并在光脉冲中心频率与介质增益峰值频率时重合时，对皮秒超高斯光脉冲在钕玻璃激光放大介质中传播的脉冲形状进行了分析讨论。     

LD侧面泵浦固体激光器泵浦光分布模拟

利用Gauss光束通过光学系统的变换规律,将激光二极管阵列发出的光作为Gauss光束处理.应用矩阵光学方法,解析分析与数值模拟相结合,给出了激光二极管阵列侧面泵浦棒状固体激光介质内泵浦光的强度分布.比较了侧面环绕激光二极管阵列数量不同时泵浦光分布的均匀性；以及考虑准直系统后,不同准直透镜焦距时,晶体内泵浦光半径的大小；同时针对泵浦光在晶体内聚焦时的情况进行了简单讨论.将半解析法与光线追迹法所得结果进行了比较,二者十分相近,但前者计算要简单得多.     

随机介质介电常量的涨落与光波的空间分布

采用随机介质统计模型和时域有限差分方法模拟了二维随机介质中光场的空间分布及其同介电常量涨落的关系。模拟中,散射微粒随机地分布在均匀介质中以增加光子在介质中滞留时间。不同随机强度α,形成不同空间结构的随机介质。通过小心地调节入射光波长,得到了不同随机介质中的场强分布。结果表明,随机介质介电常量的涨落导致在介质的某些区域形成一些特殊结构。这些结构延长了光子在其中的滞留时间,产生了光波的局域态,起到了光腔的作用,使得随机介质在抽运激励下能够产生激光辐射。这样的光腔在介质中是随机分布的,其数量与分布特征与介电常量涨落的强弱有关。     

光束变换环形孔径有源激光谐振腔模式的数值模拟

建立了燃烧驱动环柱型高能化学激光器环形增益介质的五种分布模型,使用差分和积分相结合的方法计算了束变换环孔腔在不同增益分布和折射率分布时的模式特征,研究了增益分布和折射率分布对束变换环孔腔输出性能的影响,结果表明束变换环孔腔在不同的增益介质及折射率分布情况下,仍然可以保持良好的输出光束质量,很高的提取效率,在化学激光器增益流存在激波扰动的情况下,输出光场的施特雷尔比仍达到0．8991,同时腔镜上光强分布较为均匀,可以避免镜面因热应力分布不均匀而造成镜面变形和破坏。该腔不但适用于高能化学激光器,也可以用于高能固体激光器,起到克服固体增益介质热畸变与热应力的作用,可获得优良的输出光束质量。     

Nd:YAG薄片激光器热致波前畸变

 理论分析了激光二极管端面泵浦薄片Nd:YAG 激光器的激光介质热效应对波前相位分布的影响，给出了薄片激光器波前热畸变的计算公式。数值模拟了理想均匀泵浦及4阶超高斯泵浦下的波前分布，分析了介质厚度和泵浦均匀性与波前畸变量的关系。研究表明，介质越薄，激光泵浦光均匀性越好，泵浦功率密度越小，激光波前畸变越小；与介质厚度、泵浦功率密度相比，泵浦光光强分布对波前的影响更为显著。     

二维随机介质中准态模的频谱时间演化特性

采用时域有限差分法数值求解Maxwell方程组，分析了平面随机介质中光波模式的频谱时间演化特性.随机介质的特征可以用散射颗粒的随机构形、介质参数（如颗粒的尺寸和填充率等）以及介质形态等因素来描述.这些因素决定了随机介质在准稳态下模式的频率特性与数量，但具有不同因素的随机介质中模式的产生、选择与演化，具有大致相同的特征与速度.平面随机介质的这些冷腔特性，与传统光腔中模式的产生、选择和演化的特征非常相似. 关键词： 激光物理 随机激光器 无序介质中的光学特性     

LDA侧面Zigzag泵浦多边形薄片激光放大器模拟与实验研究

介绍了一种激光二极管叠阵（LDA）侧面Zigzag泵浦多边形薄片激光放大器构型，采用三维光线追迹方法进行了详细的模拟仿真，优化设计了此放大器系统的泵浦耦合结构，主要研究了多边形增益介质的掺杂离子浓度与侧面切角对介质内部泵浦光分布的影响。在晶体厚度1.5 mm、端面口径16 mm的条件下，侧面切角在35°～65°，Nd3+掺杂浓度为0.20 at.%～0.30 at.%时，模拟仿真中Nd:YAG多边形薄片对泵浦光的吸收分布较均匀，泵浦光分布均匀性均优于0.1，同时在实验中得到了平顶的荧光分布和增益分布。介质内储能的均匀平顶分布有利于实现高功率高光束质量的激光输出，为侧面Zigzag泵浦多边形薄片激光器系统的设计与进一步实验提供了重要参考。     

光纤回音壁模式的三波段激光辐射研究

将石英光纤浸入低折射率的激光染料溶液中构成圆柱形微腔.采用沿光纤轴向光抽运的消逝波激励增益方式,获得了沿光纤轴向长距离的激光染料增益,受激辐射光在圆柱形微腔中回音壁模式的支持下形成激光振荡.在直径为288 μm的同一根光纤外分三段分别填入罗丹明6G、罗丹明610和罗丹明640激光染料乙二醇溶液,实现了波长分别在567～575 nm、605～614 nm和656～666 nm三个不同波段的回音壁模式激光振荡,用一根光纤同时获得了红、橙、黄三种不同颜色的激光辐射.对实验所获得的回音壁模式激光光谱做了模式标定,依据标定的模式数计算了各种模式以及抽运光在光纤截面的强度分布.计算结果表明,激光增益区域总是局限在圆柱形微腔回音壁模式的模场区域内,由此可以显著地提高抽运效率,增加抽运光沿光纤轴向的增益长度.     

侧面抽运板状激光介质的热汇冷却

高热负荷固体激光介质的热效应已经成为制约激光器功率进一步提高的严重障碍,只有对激光介质进行有效的冷却才能保证其安全运行。以不均匀换热系数模型为基础,研究了具有非均匀内热源的侧面双向抽运板状激光介质在狭窄通道强制对流冷却情况下的耦合换热问题,对热汇冷却方案下介质的温度分布和热应力分布进行了数值模拟和分析,并对复合介质、蓝宝石和金刚石三种热汇材料进行对比。结果表明,忽视换热系数的非均匀性将导致应力计算结果偏低。对于侧面抽运、侧面冷却的激光介质,金刚石热汇冷却方案最佳,蓝宝石热汇方案次之,而复合介质方案不宜采用。     

管板式大功率横流CO2激光横模测量及数值模拟

为了提高激光稳定性和激光加工质量,实验测量了大功率横流CO2激光横模,并理论分析了横模形成机理。针对大功率横流CO2激光器管板式电极结构,由麦克斯韦方程给出电场的横向分布,并通过数值计算得到了激光强度的横向分布。实验结果与数值模拟得到的激光能量分布基本一致。结果表明,在给定放电电压条件下,电极结构和气体流动速率决定了激光横模峰值大小,激光峰值的横向位置取决于气体流动的速率。     

超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子的产生

用2D3V PIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像，并对其机理进行了研究。在靶前后表面都观察到了高能离子的产生，并诊断了离子能谱。模拟结果表明，在靶前表面所产生的高能离子，角分布较大，在向靶内输运过程中会损失能量；在靶后表面产生的高能离子，定向性很好，能获得很高的能量。模拟得到的离子能量和实验观测结果在量级上相符。     

光泵气体THz激光器用CO2泵浦源腔内光场模式

CO2泵浦源是光泵气体太赫兹激光器的核心器件之一,其性能直接关系到太赫兹激光器的工作稳定性。CO2泵浦源一般由闪耀光栅作为全反射尾镜,构成特殊的光栅腔实现波长的选支输出。采用传输矩阵的特征向量法对光栅谐振腔的腔内光场模式进行了理论分析与数值模拟,计算了光栅腔的一系列本征模式及相应的衍射损耗。结果表明光栅腔的腔内模式特性等效于一个平凹腔,而对于大菲涅尔数的光栅腔, Littrow波长的附近支线也可能具有衍射损耗较低的低阶模,可能优先于Littrow波长的高阶模起振,导致光栅腔的波长选择性降低。     

Optimization of passively Q-switched laser with V:YAG saturable absorber

By considering the Gaussian spatial distributions of the intracavity photon density and the initial population-inversion density, the coupled rate equations for a diode-pumped passively Q-switched laser with V³⁺:YAG saturable absorber are given. These coupled rate equations are solved numerically and the key parameters of an optimally coupled passively Q-switched laser with V³⁺:YAG at 1342 nm are determined. These key parameters include the parameters of the gain medium, the saturable absorber and the resonator, which can maximize the pulse energy of singly Q-switched pulse. The optimal calculations for a diode-pumped passively Q-switched a-Nd:GdVO₄ laser with V³⁺:YAG saturable absorber are presented to demonstrate the numerical simulation applicable.     

Optimization of passively Q-switched and mode-locked laser with Cr:YAG saturable absorber

By considering the Gaussian spatial distributions of the intracavity photon density and the initial population-inversion density, the coupled rate equations for a diode-pumped passively Q-switched and mode-locked (QML) laser with Cr⁴⁺:YAG saturable absorber are given. These coupled rate equations are solved numerically and the key parameters of an optimally coupled passively QML laser are determined for the first time. These key parameters include the parameters of the gain medium, the saturable absorber and the resonator, which can maximize the pulse energy of singly Q-switched envelope. The optimal calculations for a diode-pumped passively QML Nd:GdVO₄ laser with Cr⁴⁺:YAG saturable absorber are presented to demonstrate the numerical simulation applicable.     

CuBr自锁模激光器的实验研究

首次报道在纵向放电的CuBr激光器中,通过抑制高阶横模的振荡,同时得到高度稳定完全调制的绿光和黄光自锁模脉冲串,并在实验上研究了高阶横模,泵浦功率和谐振腔腔长对CuBr激光自锁模脉冲串及其纵模频谱的影响.     

Experimental study of electro-optical Q-switched pulsed Nd:YAG laser

We report the specification of a compact and stable side diode-pumped Q-switched pulsed Nd:YAG laser. We experimentally study and compare the performance of the pulsed Nd:YAG laser in the free-running and Q-switched modes at different pulse repetition rates from 1 Hz to 100 Hz. The laser output energy is stabilized by using a special configuration of the optical resonator. In this laser, an unsymmetrical concave-concave resonator is used and this structure helps the mode volume to be nearly fixed when the pulse repetition rate is increased. According to the experimental results in the Q-switched operation, the laser output energy is nearly constant around 70 mJ with an FWHM pulse width of 7 ns at 100 Hz. The optical-to-optical conversion efficiency in the Q-switched regime is 17.5%.     

Experimental studies of an unstable confocal resonator alexandrite laser

The effects of excited converging wave in an unstable confocal resonator onthe properties of an alexandrite laser are investigated experimentally.The results show thatexciting the converging wave inside the resonator is an effective method to reduce the diver-gence of the laser beam for low gain laser medium.     

To narrow laser linewidth by utilizing dispersion characteristics of Gires-Tournois etalon

A longer laser resonator length is benefit for laser linewidth, but harmful for single-frequency operation. A novel way is suggested to narrow the bandwidth of a Fabry-Perot （FP） cavity through increasing the derivative of one round-trip phase shift with respect to the frequency. It can be implemented by replacing one of two FP mirrors with a Gires-Tournois etalon （GTE）, called FPCT, as a dispersion element. FPGT resonator has additional axial modes due to the GTE reflection phase shift. Theoretical analyses show that the bandwidth of additional axial modes can be 1% of that of a conventional FP cavity. A distributed feedback （DFB） laser diode can employ FPGT resonator to achieve ultra-narrow linewidth laser. It is shown that the effect of refractivity fluctuation in the gain medium on the linewidth is little, and kilohertz linewidth is achievable for such a device.