谐振腔链色散关系及场分布的解析研究

从圆柱坐标系下的Borgnis位函数的齐次标量Helmholtz方程出发,引入慢波驻波概念及其场 表达式,利用Borgnis位函数的边界条件及相邻子区公共界面上的场匹配条件,导出了整腔 结尾的谐振腔链内角向均匀TM模的色散关系及场分布的解析表达式.运用该解析法对实际器 件——四腔渡越管振荡器进行了求解,求得的谐振频率与实验中测得的微波频率一致,求得 的场分布与数值法得到的场分布十分符合. 关键词： 谐振腔链 色散关系 场分布 解析法     

腔镜倾斜对平面环形腔激光振荡模式的影响

从Fox-Li迭代法出发,用光学仿真软件GLAD实现了对平面环形腔的建模。利用此光学模型进行了腔镜倾斜对其本征模式影响的研究,给出了腔镜在两个方向不同倾斜角度下的谐振腔模式光强分布、光强峰值点位置及谐振腔损耗的变化。研究结果表明:腔镜倾斜使平面环形腔模式发生畸变,随着腔面倾斜加大,腔损耗增大,光强峰值点向镜边沿偏移,且腔镜在垂直于腔面方向上的倾斜对振荡模式的影响比腔镜在腔面内的倾斜对振荡模式的影响大。     

高功率固体激光器增益非均匀分布引起的效能亏损效应研究

激光晶体由于吸收了一部分泵浦光能量，产生的热量引起晶体内温度不均匀分布，使晶体内的折射率产生不均匀分布，对振荡光产生相应的相位调制，引起振荡光光场再分布，进而导致振荡光模式发生变化。谐振腔具有滤波作用，谐振腔会过滤掉振荡光中与谐振腔不匹配的模式，引起损耗，用MATLAB模拟晶体内温度场分布，通过计算谐振腔内基模的热致损耗及低阶模转换到高阶模的比例，并研究谐振腔中各阶模式的转换问题，为抑制高阶模并减小损耗提供理论依据。     

双间隙谐振腔的高频分析

 从麦克斯韦方程组出发,运用电磁场的匹配条件,导出了双间隙谐振腔等效周期结构横磁模的色散关系及场分布表达式。然后通过数值计算,求出了双间隙谐振腔的谐振频率和场分布,并分析了谐振腔的结构尺寸对频率的影响,为C波段双间隙输出腔的设计提供了理论依据。     

折返式激光二极管侧抽运Nd:YAG激光器

提出一种明显改善激光二极管侧面直接抽运固体激光器输出光束质量的新型谐振腔——折返式谐振腔,它由三部分组成：直角棱镜、全反的腔镜以及耦合输出腔镜,采用振荡光顺次通过晶体内增益场强区的工作方式。它重叠利用不均匀增益场的对称强区,提高了晶体增益场和谐振腔基模的重叠度,达到改善器件输出光束质量和提高效率的目的。通过对受抽运晶体内的增益场分布及腔内振荡光的模拟分析以及实验测试,验证了这种谐振腔的优势。在此基础上,研制了采用准连续线阵列激光二极管抽运Nd：YAG的折返式激光器。研究比较了在不同类型谐振腔下,激光器的输出特性。例如：平-平直腔和平-平折返腔在耦合透过率为50％时的输出特性,其增益场和基模的重叠度由24％提高到53％,光-光斜效率由的20．2％提高到27．3％。     

高斯反射率镜单谐振光参量振荡器模式分析

采用高斯光束传输矩阵描述光参量谐振腔的行为,通过迭代计算模拟高斯光抽运高斯反射镜单谐振光参量振荡器的振荡过程,分析了谐振腔参数和抽运光口径对腔内输出模式的影响。报道了1 064μm脉冲抽运平 GRM腔单谐振非临界相位匹配KTP光参量振荡器的实验,其结果与理论分析相符。     

超导弱连接中的Josephson电流在一个磁通量子内的振荡(Ⅱ) 单结超导环

本文指出处在高Q值谐振腔中的单结超导环,当Josephson电流的n次倍频与外腔发生谐振时,由于在腔内形成的驻波电磁场对单结超导环自身的反馈作用,将导致在原来的以φ_0为周期的超流电流锯齿波振荡上迭加一个周期为φ_(0/n),振幅为锯齿波振幅的2/nπ的正弦形小振荡。     

一种新型的振荡腔——球体谐振腔——(Ⅰ)球体谐振腔的基本性质

本文介绍了一种新型振荡腔,即由球体介质及其与周围介质的界面所组成的腔——球体谐振腔.讨论了这种球体谐振腔中的本征模式,本征频率以及腔中的内场.由此阐述这种腔作为激光振荡腔的基本特点.最后讨论了由这种腔得到的弹性散射的谱和角分布.     

利用场分布计算单腔微波参量

介绍了利用加速管的场分布计算单腔微波参量的一种方法. 在已知耦合腔链各本征模式的谐振频率和电场分布的条件下，可以通过回路方程组求出耦合腔链的单腔频率和腔间耦合系数. 这种方法给加速管设计和调谐带来了很大帮助，在加速腔数目较多或者结构非均匀的条件下尤为有效.     

球体谐振腔(Ⅱ)——球体腔中的喇曼振荡

本文对球体谐振腔与法布里-珀罗腔作了比较。详细讨论了球体腔中产生的喇曼振荡、振荡输出谱及场分布等特性。从水滴及酒精液滴的实验结果分析了输出共振和输入共振,对实验中还观察到的液滴中的高阶斯托克斯振荡和组合斯托克斯振荡作了讨论。     

缓变波导开放谐振腔的理论分析

本文给出了确定任意纵剖面形状的缓变波导开放谐振腔内各模式谐振频率的普遍关系式。探讨了腔内各谐振模式场的纵向分布函数的求解方法。具体地分析了鼓形腔和双圆锥腔,分别推导了这两种开放腔各模式的固有谐振频率公式以及场的纵向分布函数。理论分析与实验结果甚为一致。     

一种新颖的用于光腔模式及光束传输模拟的特征向量法

根据有限元法单元划分的思想，提出了一种新颖的模拟光腔模式及光束传输的特征向量法. 该方法的关键之处在于基于衍射积分理论构造了一种新的光束传输矩阵，通过求解特征矩阵方程可一次性得到谐振腔的一系列特征向量，每一列特征向量即代表了腔镜上光场的一个确定模式的振幅及相位分布. 并可采用该方法模拟光场传输到腔内或腔外任意地方的场分布. 该方法将传统方法中大量的迭代过程转化成为本征积分方程特征向量的求解过程，并与初值取值无关，且可一次性求得多个模式分布，从而可方便地分析谐振腔的模式鉴别能力. 特征向量法对圆形镜共焦 关键词： 谐振腔 特征向量法 模式分布     

超导弱连接中的Josephson电流在一个磁通量子内的振荡(Ⅱ)——单结超导环

本文指出处在高Q值谐振腔中的单结超导环,当Josephson电流的n次倍频与外腔发生谐振时,由于在腔内形成的驻波电磁场对单结超导环自身的反馈作用,将导致在原来的以φ₀为周期的超流电流锯齿波振荡上迭加一个周期为φ_0/n,振幅为锯齿波振幅的2/nπ的正弦形小振荡。 关键词：     

高功率CO_2激光器高反膜耦合窗热效应研究

为解决CO2激光器高反膜耦合窗在腔内高功率激光作用下产生的热效应问题,对耦合窗的温度场和热形变场进行了理论分析研究。通过谐振腔工作状态分析,首次提出了腔内振荡激光具有混合模式分布的表达式,并利用半解析热分析方法得出了在混合模式下耦合窗产生的温度场和热形变场的一般表达式,同时与将腔内激光分布作均匀分布、高斯分布假设下耦合窗的情况作了对比分析。研究结果,当腔内谐振功率为3800W、腔内激光混合模式分布时,耦合窗内表面中心最大热形变量约为0.91μm,作均匀分布、高斯分布假设分别造成最大热形变量偏小20.88%,偏大78.02%。     

同轴边加载三腔谐振腔高频特性

 研究了同轴边加载三腔谐振腔的高频特性,从圆柱坐标系下的Borgnis位函数出发求解各个区域的场表达式,利用边界条件和相邻区域公共界面上的匹配条件,导出同轴边加载三腔谐振腔内角向均匀的TM模式的色散关系和各个区域场分布的解析表达式。将求得的谐振频率和数值模拟所得到的谐振频率进行了对比验证,求解所得谐振模式的频率和场分布与数值模拟的结果基本一致。     

腔镜变形对平凹稳腔激光振荡模式影响的数值研究

 用Fox-Li迭代法研究了激光谐振腔镜面变形对激光振荡模式的影响, 给出了几种镜面变形条件下的激光谐振腔自再现模,即镜面上光场振幅和位相分布的模拟结果。对平凹稳定腔,为获得严格的基模激光振荡,应将这种镜面变形控制在1/20波长范围内;若镜面变形超过1/10波长,则该谐振腔不存在严格的基模自再现模。同时,高功率激光腔镜的边缘冷却方式将造成较大的镜面形状变化,从而影响激光光束质量。     

具有二维光子带隙结构的太赫兹谐振腔的谐振特性

采用数值计算方法,模拟了具有二维光子带隙结构的太赫兹频段谐振腔的谐振模式场分布,计算了这种谐振腔的品质因数,详细分析了光子晶体结构、缺陷腔几何参量对谐振特性的影响.计算得到频率落在光子晶体禁带内的单一、高阶谐振模式,且缺陷腔横向尺寸越大,谐振模式的阶数越高.这种谐振腔具有很高的品质因数,腔体的纵向长度对品质因数的影响较大.     

腔镜变形对平凹稳腔激光振荡模式影响的数值研究

用Ｆｏｘ－Ｌｉ迭代法研究了激光谐振腔镜面变形对激光振荡模式的影响，给出了几种镜面变形条件下的激光谐振腔自再现模，即镜面上光场振幅和位相分布的模拟结果。对平凹稳定腔，为获得严格的基模激光振荡，应将这种镜面变形控制在１／２０波长范围内；若镜面变形超过１／１０波长，则该谐振腔不存在严格的基模自再现模。同时，高功率激光腔镜的边缘冷却方式将造成较大的镜面形状变化，从而影响激光光束质量。     

利用场耦合理论研究开放微波谐振腔

利用电磁场的等效原理，将一个开放微波腔等效于一个闭合边界微波腔（即封闭微波腔）和开放边界（即行波吸收边界）两部分，然后利用等效封闭微波腔的本征模式及其与开放边界的耦合，建立了关于开放微波腔模式（即模式场分布、频率、品质因子）的耦合方程组，其中开放边界为行波吸收边界.以X波段六腔渡越振荡管为例进行分析，将该振荡管等效为封闭微波腔和同轴输出结构两部分，用SUPPERFISH获得封闭腔的各个模式场分布及频率，然后根据封闭微波腔与开放边界的耦合，求得六腔渡越振荡管的工作模频率为9.25GHz，品质因子为115.2，与实验测量结果基本符合. 关键词： 微波腔 本征模式 场耦合 渡越振荡管     

磁绝缘线振荡器谐振腔的高频特性

利用数值方法计算了磁绝缘线振荡器（MILO）主慢波结构谐振腔和扼流腔的谐振频率和场分布，得出慢波结构谐振腔谐振频率的一些变化规律：随着叶片内半径的增大、叶片外半径的减小、叶片周期的减小以及叶片间距的减小，谐振腔TM01模式截止频率升高；而阴极半径的变化对截止频率几乎无影响。当主慢波结构腔内半径为4．6cm，扼流腔内半径为4．2cm，阴极半径为3cm时，MILO工作在3．“4．4GHz频率范围，扼流片可以阻止微波功率向脉冲功率源泄漏，这有利于提高器件微波输出的效率;