平板波导谐振腔的耦合损失和模式特征

相应于方波导或圆波导的三种低耦合损失的谐振腔结构，即平行平面、半共心、半共焦结构、计算了不同纵横比的平板波导内各种模式的耦合损失，讨论了平板波导激光器谐振腔的设计和模式特征。     

平板波导谐振腔耦合损失的衍射理论

计算了一板波导谐振腔的耦合损失，给出了平板波导中ＥＨ１１模的耦合损失与球镜的曲率及位置的关系。计算结果表明存在两种特定的结构使耦合损失最小。     

平板波导谐振腔耦合损失的厄米高斯展开分析法

平板波导内的场按自由空间传播的厄米高斯函数展开，计算了平板波导谐振腔的耦合损失，给出了平板波导中ＥＨ１１模的耦合损失与球镜的曲率及位置的关系。结果表明存在两种特定的结构使耦合损失最小。     

半径渐变同轴波导模式耦合系数研究

 为了用耦合波理论研究一些同轴结构的高频特性，推导了半径渐变同轴波导内模式耦合系数的计算公式，发现半径渐变圆波导模式耦合系数只是同轴波导模式耦合系数的特例。对同轴波导中的模式及其本征方程根的特点进行了讨论，通过建立同轴波导模式和矩形波导模式之间的对应关系，给出了同轴波导模式本征方程根的快速计算方法。对所给模式耦合系数公式进行了验证，耦合波理论计算结果与有限元方法计算结果吻合良好。     

半径渐变同轴波导模式耦合系数研究

为了用耦合波理论研究一些同轴结构的高频特性,推导了半径渐变同轴波导内模式耦合系数的计算公式,发现半径渐变圆波导模式耦合系数只是同轴波导模式耦合系数的特例。对同轴波导中的模式及其本征方程根的特点进行了讨论,通过建立同轴波导模式和矩形波导模式之间的对应关系,给出了同轴波导模式本征方程根的快速计算方法。对所给模式耦合系数公式进行了验证,耦合波理论计算结果与有限元方法计算结果吻合良好。     

矩形波导谐振腔耦合损失的角谱分析法

在频域用角谱理论分析了矩形波导激光器谐振腔的耦合系数，计算了矩形波导中ＥＨ１１模的耦合系数，本文的方法可以推广用于对其它模的分析。     

超导共面波导谐振腔耦合与串扰特性仿真

通过仿真对超导共面波导谐振腔的耦合与串扰进行了研究;建立了直线和不同形状蜿蜒线的超导共面波导谐振腔模型,通过对比分析,选择了合理的配置;仿真了间隙和不同长度的叉指形式的输入输出耦合电容,得到谐振频率和品质因数随其大小的变化规律;仿真了双腔之间的距离、腔的输入输出耦合电容以及腔间附加耦合电容对串扰的影响。     

射频激励相移阵列谐振腔波导CO2激光器输出特性研究

为保持器件结构紧凑型的同时获得稳定的高功率、高光束质量激光输出,将相移光学阵列谐振腔技术用于射频激励扩散型冷却板条波导CO₂激光器．实验发现,该设计方案虽然波导结构为矩形宽波导,但是由于采用了具有相移阵列结构的全反射镜,获得的激光束输出空间分布具有阵列输出光束的基本特征．在波导截面为1mm×20mm、增益介质长度为20cm的波导结构条件下,获得了46W的激光功率输出和11.3%的电光转换效率．激光束输出的远场空间分布呈空间压缩的极锐单峰．由于该结构具有的选模特性,远场为单峰空间分布特 关键词：     

回旋管同轴谐振腔模式的选择

 为了研究回旋管工作模式的选择机理,分析了圆柱波导开放式谐振腔、光滑同轴谐振腔和纵向内开槽同轴谐振腔相应波导的色散特性,进而研究了这些谐振腔内模式竞争的问题。对同轴结构波导色散方程作了相应的数值计算,结果表明,同轴谐振腔利用自身色散曲线与谐振腔内外半径比值的数值关系,能够使在开放式谐振腔内无法工作的高阶模式在其内部稳定工作。最后,以德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研制的同轴回旋管为例,进行了相应的分析计算,结果表明纵向内开槽同轴谐振腔相对于光滑同轴谐振腔更适合高阶模式的稳定工作。     

回旋管同轴谐振腔模式的选择

为了研究回旋管工作模式的选择机理,分析了圆柱波导开放式谐振腔、光滑同轴谐振腔和纵向内开槽同轴谐振腔相应波导的色散特性,进而研究了这些谐振腔内模式竞争的问题。对同轴结构波导色散方程作了相应的数值计算,结果表明,同轴谐振腔利用自身色散曲线与谐振腔内外半径比值的数值关系,能够使在开放式谐振腔内无法工作的高阶模式在其内部稳定工作。最后,以德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研制的同轴回旋管为例,进行了相应的分析计算,结果表明纵向内开槽同轴谐振腔相对于光滑同轴谐振腔更适合高阶模式的稳定工作。     

Coupling Losses and Discrimination of Annular Waveguide Laser Resonators

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｉｎｃｅｔｈｅｆｉｒｓｔｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆａｗａｖｅｇｕｉｄｅｇａｓｌａｓｅｒｂｙＳｍｉｔｈ［１］ｉｎ１９７１,ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｍａｄｅｏｎｔｈｅｗ...     

Coupling Losses and Discrimination of Annular Waveguide Laser Resonators

An approach of calculating the coupling losses in a coaxial (or annular) waveguide laser resonator is developed by which the computational time is considerably reduced. Computations of the coupling losses for some TE modes of an annular waveguide, as a function of mirror curvature and position, are presented in the limit of large mirror aperture. It is shown that there exist three special configurations to provide low coupling losses. The resonator properties are discussed. The calculating results are useful for design of annular waveguide laser resonators.     

Model of a Rectangular Waveguide Laser Resonator with Mirrors of Arbitrary Radius of Curvature

The authors developed a multimode model of a rectangular waveguide laser resonator with mirrors of arbitrary radius of curvature; this model makes it possible to take into account the influence of intracavity elements and the quality of the electrode surface on the optical loss of normal modes in the system. Results of calculation within the framework of the model developed are in good agreement with the data of measurements of the optical loss carried out using a scanning interferometer of the middle IR range.     

输出环状光束的新型激光谐振腔

提出一种输出环状光束的新型激光谐振腔,即在稳定激光谐振腔中采用外环耦合方式得到环状光束的输出。利用For-Li数值迭代算法求解此类激光谐振腔的积分方程,通过计算机编程计算了平面一凹球面稳定谐振腔的输出端平面镜在不同半径的情况下,谐振腔镜面上和衍射耦合输出场基模的振幅和相位分布。计算结果预示了当输出端平面镜半径小于通常的稳定腔的基模半径时,衍射耦合输出场有稳定的环状光束输出。实验中TEA CO2激光器采用印刷电路板预电离结构,增益长度90cm,腔长5m,球面全反射镜曲率半径20m,输出端平面镜半径4．5mm,得到了内环半径为4．5mm、外环半径为5．5mm的基模环形光斑输出。从而在理论上和实验上证实了该方案产生环状光束的可行性。     

束变换环孔激光谐振腔的设计与分析

分析了束变换环孔激光谐振腔的特点和优势,给出了这种复杂激光谐振腔的设计原理。对采用该方法设计的激光谐振腔空腔模式进行了计算和分析,并使用自行编写的三维光线追迹程序对这种腔的稳定性也进行了研究。结果表明这种谐振腔输出光场分布合理,相传均匀,远场分布接近衍射极限,并且这种腔对于扰动在一定范围内具有抑制能力,是一种研究价值很高的非稳腔。此外针对该腔提出的设计及模式计算方法对其他复杂腔型也具有一定的参考价值。     

Study of Semiconductor Laser Diode with Circularly Symmetric Waveguide

A semiconductor laser diode with circularly symmetric waveguide is proposed, its property is studied by scalar finite-difference time-domain method (SFD-TDM). The results show coupling loss between the semiconductor laser diode and single mode fiber is reduced effectively, the minimum coupling loss is 0.7 dB.     

Coupling Losses for Resonators with Unequal Apertures for Extended Fresnel Numbers

Coupling losses have been calculated for laser resonators with unequal apertures and extended Fresnel Numbers. This was done using both, diffraction theory and a simple linear model.A close form expression was derived to calculate coupling losses with reasonable accuracies for a limited range of paramters. This should help in the preliminary design of hole coupling laser resonators.