激光热透镜焦距测量实验及其公式改进

通过平平非稳腔法对激光热透镜焦距进行了实验测量,研究了不同抽运光束腰位置对热透镜焦距的影响.从理论上引入抽运光远场发散角和束腰位置,对端面抽运激光晶体热透镜焦距公式进行了改进.     

固体激光棒热透镜焦距的测量

固体激光棒中的热透镜效应对激光器的性能有很大的影响.在固体激光器的热稳腔的设计中也需要知道激光棒的热透镜焦距的数值,因此测量激光棒的热透镜焦距是必要的和有意义的.我们采用类似于文献[1]中的方法,测量了三种常用的固体激光棒在泵浦期间和泵浦后,各个时刻的热透镜焦距的数值.在单脉冲泵浦期间,红宝石、Nd:YAG和钕玻璃三种激光棒的热透镜焦距均为负值. 测量热透镜焦距的原理如图1所示.设He-Ne探测激光束的束腰半径为ω0,束腰和光阑离热透镜的距离分别为d1和d2。ωn和ωm分别为存在热透镜(例如负透镜)和无热透镜时探测激光束到达光…     

非对称平直腔固体激光器的动力学分析

利用传播圆图解方法，分析了非对称平直腔固体激光器的热透镜效应对激光器的动力学稳定区的宽度、基模光斑尺寸和发散角的影响。此方法避免了传统ABCD矩阵法所需的繁琐计算，结果清晰明了，进而给出了测量晶体热焦距的一个简单方法。在该理论的指导下，设计了符合试验条件的谐振腔参量，并进行了实验研究，测量了激光二极管端面抽运的Nd：YVO4激光器的热焦距和光斑模式，当抽运功率23W时获得了稳定的10W准基模连续输出，实验结果与理论符合得很好。     

干涉条纹法测量LD端面泵浦Nd∶YAG热透镜焦距

研究了端面泵浦Nd∶YAG晶体热透镜效应,提出了一种新的测量热透镜的方法-干涉条纹法,并通过理论估算与用此方法所测的热透镜焦距相比较, 表明此方法所测热透镜焦距随着泵浦光功率的增大二者越来越吻合, 验证了该方法的可靠性. 该方法解决了端泵Nd∶YAG时, 由温度梯度, 热应力双折射和端面形变所引起的总的热透镜焦距难以测量的问题.     

干涉条纹法测量LD端面泵浦Nd∶YAG热透镜焦距

研究了端面泵浦Nd∶YAG晶体热透镜效应,提出了一种新的测量热透镜的方法 干涉条纹法,并通过理论估算与用此方法所测的热透镜焦距相比较,表明此方法所测热透镜焦距随着泵浦光功率的增大二者越来越吻合,验证了该方法的可靠性 该方法解决了端泵Nd∶YAG时,由温度梯度,热应力双折射和端面形变所引起的总的热透镜焦距难以测量的问题.     

高功率高重复频率全固态激光器热透镜效应补偿与分析

将kHz高功率固体激光器增益介质当作厚透镜处理,建立了热透镜效应分析的理论模型,使用矩阵的方法对等效热透镜腔进行分析.对增益介质抽运均匀性进行了改善,通过分析模拟计算结果,设计了混合非稳腔结构,选择了最佳凸面镜曲率半径对热透镜效应进行补偿.试验结果表明,补偿效果明显,kHz高功率全固态激光器的光束发散角优于1.3 mrad.     

平顶光束通过像散透镜的传输和光束参量的变化

对平顶光束通过像散透镜的传输和光束参量(包括束宽、束腰宽度和位置、远场发散角和M2因子)的变化做了研究.结果表明,像散使平顶光束在x方向的束腰宽度增加,远场发散角减小,实际焦点的位置远离透镜,而在y方向正相反.平顶光束的M2因子与像散无关.x、y方向束宽和远场发散角的相对误差随光束阶数,瑞利长度,像散系数和透镜焦距变化.当x、y方向的光束阶数和初始束宽相等时,几何焦面上两方向束宽的相对误差相等,但在实际焦面上不同.     

采用曲率传感器测量热透镜焦距

 分析了用光栅型波前曲率传感器测量热透镜焦距的基本原理，针对高功率固体激光器的工作特点，结合实验现象推导了在热透镜效应较强时热透镜焦距变化的计算公式。对半导体二极管(LD)侧面泵浦的百W级Nd:YAG激光棒在泵浦电流为15~25 A时的热透镜焦距值进行了测量，讨论了可能存在的误差。实验现象和理论分析一致，测量的热透镜焦距值与理论值符合得较好。     

连续染料激光器谐振腔结构的分析

本文运用模象理论和图解分析的方法分析连续染料激光器谐振腔的结构特性,并着重分析其中光模的象散补偿问题. 一、染料腔结构的一般特性分析 氩激光泵浦的连续染料激光器的谐振腔通常采用图1所示的三镜折叠腔的形式.作为激光工作物质的染料自由波流膜,以布儒斯特角取向,位于短腔臂中的小束腰处.这种三镜折叠腔的等效光路是一个包含一个等效透镜的三镜栓(见图2).为分析简单起见,这里我们暂且忽略染料液膜的作用.由于R镜在腔中是一个象散元件。因而这里的等效透镜要用弧矢焦距和子午焦距两个焦距值来描写。即有此处R为R镜的曲率半径;θ为R镜…     

激光多模式毛细管电泳检测器的光学设计及优化

提出一种基于毛细管电泳的激光多模式检测器.为设计并优化其光路构型，进行了理论分析和数学推导，并采用Matlab仿真，得到光路中各参量优化取值范围.在热透镜通道，激发光束腰半径越小，则热透镜效应越强.而探测激光束腰半径、束腰与样品距离、样品与探测面距离三个参量综合决定检出信号强度；在回射干涉通道，聚焦透镜焦距应较短，它与毛细管距离对检测影响很大，而与激光器、与探测面的两距离对检测影响相对较小；热透镜效应对回射干涉检测影响不明显，如要严格消除，可将两通道错开一适当距离.     

利用输出功率测量激光二极管端面抽运的固体激光器热透镜焦距

运用谐振腔变换圆理论,详细分析了激光二极管抽运的Nd:YVO4平行平面腔固体激光器振荡光在晶体内的基模光斑半径随抽运功率变化的U形曲线.提出在适当腔长情况下激光器的输出功率随抽运功率变化曲线上将出现凹陷或尖峰现象,利用曲线上的凹陷和尖峰可以测量激光晶体的热透镜焦距.同时在理论分析的基础上进行了实验,实验结果与理论分析相符合 关键词： Nd:YVO4 热透镜焦距 固体激光器 谐振腔变换圆     

激光二极管bar侧面泵浦Nd：YAG激光器热效应研究

从不同侧面泵浦方式的泵浦光强分布出发．依据热传导方程．求解出棒状激光晶体内的温度分布．计算出不同泵浦分布时的理论热透镜焦距．并进行热透镜实验。理论分析和实验表明，随着泵浦方向的增多，晶体内泵浦光强和温度分布越接近于轴向对称分布，热透镜更接近球面透镜。     

一种测量二极管侧面抽运固体激光器热焦距的方法

提出了一种能够简单、准确测量二极管侧面抽运固体激光器热透镜焦距的方法,明确提出采用非对称平平腔测量时,激光晶体端面与腔镜的间距不需要为零,并从实验上证明了方法的可靠性. 应用该方法的测量结果可以优化复合折叠和频黄光激光器的结构,保证两束基频在腔内达到最佳的空间重合,提高腔内和频效率. 关键词： 全固态激光器 Nd∶YAG激光器 热焦距 腔内和频     

可自适应补偿热透镜效应的固体激光谐振腔

提出了一种新的固体激光器的谐振腔结构,其主要特点是,在腔内引入一较短焦距的固定透镜,并将激光介质,即焦距可变的热透镜,置于它的焦点处,组成一特殊的两透镜组.利用变换圆图解方法分析表明,该透镜组具有光学‘镇定器’的作用;利用这种谐振腔,通过自适应地轴移调节一个腔镜,可以解决较大功率固体激光器在热透镜效应大幅度变化情况下的基本光学模的动力学稳定运行;同时,保持激光介质及两端镜处的基模光斑尺寸不变.     

400mJ二极管泵浦Nd：YAG圆棒激光器

400mJ二极管泵浦Nd：YAG圆棒激光器采用主振荡器 放大器方式。谐振腔采用失调低灵敏度单横模设计，以减少外界环境干扰和机械振动，提高激光器的稳定性。谐振腔采用平凹腔，谐振腔腔长0．6m，Nd：YAG棒为φ2，谐振腔基模腰斑半径为0．5mm。泵浦模块采用5个二极管激光器环形对称泵浦，根据实验测得的泵浦模块热焦距f=0．53m，采用一对平凹负透镜进行补偿，补偿后的泵浦模块热焦距为2．0m，谐振腔全反射镜的曲率半径为1．02m，离泵浦模块中心的距离0．24m。     

LD泵浦Nd∶YVO4/LBO临界相位匹配腔内倍频瓦级绿光激光器

报道了一种光纤耦合LD泵浦Nd∶ YVO4晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配(角度匹配)LBO倍频、瓦级输出的全固态绿光激光器的设计方法和实验结果.采用短三镜折叠腔结构,通过对热透镜焦距的估算及计算机优化设计选取合适的谐振腔参量,在8 W的泵浦功率下,获得了1.6 W绿光基模输出,光-光转换效率达20%.经测量,绿光的偏振比超过400∶ 1,4 h功率稳定度为±1.6%.     

二极管端面抽运的固体激光放大器自身热透镜焦距测量

通过分析激光经过热透镜后光束半径的变化，提出了利用放大器测量热透镜焦距的方法.根据激光束传输与变换理论，得到了热透镜焦距的表达式，并分析了其前提条件和近似偏差.最后，基于上述理论分析，测量了激光二极管端面抽运Tm,Ho∶GdVO₄放大器的热透镜焦距. 关键词： 热透镜焦距 固体激光 激光束传输与变换     

棒状钕玻璃热容激光器热透镜自平衡补偿方法分析

针对热容激光器的热透镜效应,给出了棒状钕玻璃热容激光器的热透镜公式表达式。理论上分析了热透镜焦距自平衡补偿方法的基本原理。在考虑了棒状钕玻璃热容激光器的具体特性的基础上,设计了一种简单的热透镜焦距自平衡补偿方法,使光抽运钕玻璃热容激光器在热透镜焦距变化情况下,可以使激光输出光斑大小稳定。为了解棒状热容激光器热透镜焦距的影响,利用自研的光栅型曲率传感器测量了热容激光器总的热透镜等效焦距的大小,结果表明热传导在抽运光发射完20 s左右后才建立热平衡产生了明显的热透镜效应; 随着抽运脉冲个数的增加,热透镜效应随之变大。     

利用分光计测量凹透镜的焦距

介绍了一种利用分光计来测量凹透镜焦距的新方法,该方法利用二维支架在水平方向移动凹透镜,得到两束垂直于透镜主截面的平行光束,测出两束平行光的间距和通过透镜后的发散角,利用几何关系计算出凹透镜的焦距,测出结果与辅助透镜成像法比较,相对误差可减小到0.22%.     

利用受激布里渊散射改善偏振抽取腔光束质量的研究

在理论上分析了受激布里渊散射相位共轭效应和阈值效应对后向受激布里渊散射光束发散角的影响。在实验上，用受激布里渊散射相位共轭镜（SBS PCM）代替普通反射镜构成Nd:YAG激光器的偏振抽取腔，补偿了激活介质和光学元件造成的波前畸变，压缩了发散角，改善了光束质量。研究了抽运能量、透镜焦距等因素对受激布里渊散射偏振抽取腔输出光光束质量的影响。