平顶高斯光束的相关概念和对称化变换

 对平顶高斯光束有关的一些重要概念,例如场分布和束宽等作了物理分析。进一步将二维平顶高斯光束推广到三维情况,并且对三维平顶高斯光束的对称化变换,包括在X和Y方向束宽相等和ｚ平面处曲率半径相等,进行了详细的研究。     

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.     

用Wigner分布函数方法研究平顶多高斯光束的分数傅里叶变换

本文用Wigner分布函数方法分析了平顶多高斯光束的分数傅里叶变换。导出了分数傅里叶变换面上光的强度、束宽、远场发散角、M2因子和K参数的解析表达式。通过数值模拟研究了分数傅里叶变换阶数对平顶多高斯光束传输性质的影响。     

平顶高斯光束与超高斯光束传输特性的比较研究

对平顶高斯光束与超高斯光束的传输特性作了研究和比较,并给出了典型的数值计算例．所得的主要结论是有相同M²因子和束宽的平顶高斯光束与超高斯光束在通过光学系统时,具有非常相似的包括光强分布和光阑衍射效应在内的传输变换特性． 关键词：     

截断平顶高斯光束M2因子的比较研究

使用熵束宽、渐近分析和环围功率法对截断平顶高斯光束的束腰宽度w、远场发散角θ0和M²因子作了比较研究.结果表明:按不同束宽定义得到的截断平顶高斯光束的w、θ0和M²因子不同,且与截断参量a/w0(a为光阑半宽度,w0为平顶高斯光束初始束腰宽度)有关.随a/w0的增加,三种方法计算得到的w、θ0和M²都分别趋于某常量.     

平顶高斯光束和超高斯光束传输特性的相似性

 在直角坐标系下对平顶高斯光束和超高斯光束的传输特性的相似性问题作了讨论。研究表明,当有相同的M²因子但束宽不同的平顶高斯光束和超高斯光束通过光阑效应可忽略ABCD光学系统传输时,在广义菲涅尔数F相等处有相似的光强分布。对于有光阑和用球差透镜聚焦的情况,若平顶高斯光束和超高斯光束具有相同的M²因子和束腰宽度,则在相同传输距离处仍可得到相似的光强分布。     

分数傅里叶变换面上余弦-高斯光束的变换特性

 利用Wigner分布函数的方法，研究了余弦-高斯光束的分数傅里叶变换特性。导出了余弦-高斯光束在分数傅里叶变换面上光强分布和束宽的解析计算公式，并对此进行了数值模拟计算。研究表明：分数傅里叶变换阶数对余弦-高斯光束的光强分布有明显影响，余弦-高斯光束的轴上光强随分数傅里叶变换阶数呈周期性变化，束宽随分数傅里叶变换阶数也呈周期性变化，周期为2；对给定调制参数的余弦-高斯光束，通过适当选取分数傅里叶变化阶数可以获得平顶的光强分布。     

大气湍流对部分相干平顶高斯光束的影响

采用相屏近似处理方法对激光通过湍流大气的传输进行了数值模拟。从数值模拟的结果拟合出两个公式:一是通过湍流前后部分相干平顶高斯光束的束宽平方比随阶数、传输距离和湍流强度的变化关系式;一是通过湍流后的相干长度随初始光束相干长度、湍流相干长度的变化关系式。研究发现:部分相干平顶高斯光束分解为相互独立的厄米-高斯光束的叠加;相干性越差的光束受到湍流的影响程度就越小;湍流对光束传输的影响与光束自身相干特性对其传输的影响之间是不相关的。     

等束宽超短脉冲光束的远场特性

利用角谱法和复解析信号法推导出了等束宽超短高斯脉冲光束在远场的解析传输公式及其傅里叶谱.研究了若干个甚至一个光周期数的等束宽超短高斯脉冲光束的远场特性，并与等衍射长度超短高斯脉冲光束作了比较.研究表明，等束宽超短高斯脉冲光束在远场存在脉冲展宽、光谱变窄、离轴光谱红移、轴上光谱蓝移等特性. 关键词： 角谱法 复解析信号法 等束宽超短高斯脉冲光束     

光束质量对平顶衍射光学元件输出的影响

衍射光学元件（DOE）对入射光束的波长、束宽、光束质量等参数都有很高的要求,其中光束质量的影响无法直接通过相干光场的衍射积分得出。本文利用高斯谢尔模型（GSM）光束分析了光束质量对平顶衍射光学元件输出的影响。采用对称迭代傅里叶变换算法设计了输出平顶光斑的DOE。用模式分解的方法研究了不同光束质量的光束经该DOE后的输出光斑,发现光束质量因子增加会使输出光斑平顶区尺寸减小,导致DOE失效。从交叉谱密度出发,表明DOE的输出光斑是相干部分和非相干部分的卷积,其中非相干部分是导致输出光斑劣化的原因。给出了平顶衍射光学元件适用的最大M2因子与输入和输出光束尺寸之间的关系。给出了一种GSM光束整形DOE的设计方法,该方法有助于在低光束质量激光器中实现DOE的应用。     

Design of the Seed Source for High Power KrF Excimer Laser System

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＥｘｃｉｍｅｒｌａｓｅｒｓａｒｅｔｈｅｐｕｌｓｅｄｇａｓｌａｓｅｒｗｈｉｃｈｏｐｅｒａｔｅａｔａｎｕｍｂｅｒｏｆｆｉｘｅｄｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｉｔｓｐｕｌｓ...     

Cascaded third-harmonic-generation converter based on a single ADP crystal

Based on a specially designed optical structure, an efficient cascaded third-harmonic-generation(THG) output of a 1064-nm, pico-seconds pulse laser is successively realized by using an NH_4H_2PO_4(ADP) crystal that acts as the secondharmonic-generation component and sum-frequency-generation component. The maximum THG output is 1.61 mJ, and the highest conversion efficiency from 1064 nm to 355 nm reaches 35%, which are obviously superior to the results obtained using a KDP crystal under the same circumstance. The further phase-matching analysis indicates that this THG configuration of ADP crystal can be applied to various fundamental wavelengths in a range of 1 μm–1.1 μm. Compared with the previously reported KDP THG converter, which is based on a similar principle, the present ADP THG converter is favorable for large-energy, high-efficiency operation because of the larger effective nonlinear optical coefficient deffand higher laser damage threshold.     

不同波长三倍频DKDP晶体的激光损伤

采用传统降温法,利用高纯原料从氘化程度为80%的溶液生长了四方相磷酸二氘钾(DKDP)晶体,并按Ⅱ类三倍频方式切割晶体。三倍频用DKDP晶体的最大问题在于其抗光伤阈值低于KDP晶体,严重限制了激光输出的能量密度和晶体使用寿命。考察了不同波长下三倍频DKDP晶体的损伤阈值,以及激光退火效应。实验表明,激光退火对于DKDP晶体的损伤阈值有显著的提升作用,基频、倍频、三倍频的提升效果分别达到1.4,1.9,2.7倍,是改善DKDP晶体抗光伤能力的有效途径。     

La2CaB10O19晶体高效紫外激光输出研究

La2CaB10O19(LCB)为可通过Nd∶YAG激光三倍频产生355 nm紫外激光的非线性光学晶体,其光学性能可与商用化的LiB 3O 5(LBO)晶体媲美,但抗潮解特性优势明显。本文对用LCB晶体实现355 nm紫外激光输出的三倍频产生过程进行了优化设计,利用走离补偿方法来提高激光输出转换效率。通过在光路中加入沿θ=45°方向切割、厚度为1.2 mm的方解石晶体走离补偿片,在脉冲宽度为60 ns、重复频率10 kHz的激光参数下实现355 nm输出功率由12 W提升至20 W;在脉冲宽度为25 ps、重复频率为10 Hz的激光参数下355 nm转换效率由28.3%提升至35.2%。     

飞秒紫外激光脉冲振荡的实验研究

本文讨论了采用空间光脉冲光谱的啁啾特性和选择聚焦透镜焦距相结合的技术大大提高二次谐波转换效率和产生紫外飞秒光脉冲的实验研究.采用一类相位匹配的BBO晶体,当飞秒钛宝石光脉冲平均功率为560mW时,二次谐波输出功率为352mW,二次谐波转换效率高达63%;采用一类相位匹配的LBO晶体时,获得高光束质量的倍频蓝光输出,输出平均功率为170mW,转换效率大于30%.运用LBO倍频产生的蓝光脉冲和剩余的基频光脉冲进行了三次谐波的振荡研究.三倍频晶体采用BBO,通过优化设计倍频光与基频光之间的空间模匹配及精确时间延迟,得到飞秒紫外光输出,输出功率为2mW,中心波长约为280nm,重复率为100MHz.     

Completely solid-state LD-side-pumped Nd:YAlO<Subscript>3</Subscript> CW blue laser with intracavity frequency tripling

We report a completely solid-state continuous-wave (CW) blue laser operating at 447 nm utilizing intracavity frequency tripling of an LD-side-pumped Nd:YAlO₃ (Nd:YAP) laser operating at 1341.4 nm. An LBO crystal with type-I critical phase matching and a KTP crystal with type-II critical phase matching (CTM) were used for the second harmonic generation (SHG) and the third harmonic generation (THG), respectively. In view of the analysis of the cavity stability, a four-mirror folded cavity was designed and the output characteristics were theoretically analyzed. Experimental characteristics obtained were shown to be in agreement with the theoretical analysis. The maximum output power of the 447 nm CW blue laser reached 114 mW, which corresponds to a red-to-blue conversion efficiency of 9%.     

双波长双脉冲激光三次谐波的产生方法

提出双波长双脉冲激光产生三次谐波的方法。波长不同的两脉冲激光束由反射使它们合拢后通过两块非线性的BBO晶体 ,激光脉冲第一次通过BBO晶体产生两波长的二次谐波 (SHG) ,它们由各自的反射镜反射再次通过BBO又产生了二次谐波 ,这两次产生的二次谐波和基波通过用于产生三次谐波的BBO晶体可产生双波长的三次谐波 ,它们由 45°斜置的耦合镜输出。文中分析了满足二次谐波和三次谐波的四个相位匹配的条件 ,该方法也可用于腔内双波长双脉冲的三次谐波激光的产生 ,给出了相应的实验结果。     

High-power picoseconds 355 nm laser by third harmonic generation based on CsB3O5 crystal

We report on the high average power third harmonic generation (THG) of a mode-locked picosecond laser in a CsB₃O₅ (CBO) crystal. The picosecond laser beam at 1064 nm is produced by a home-made 30 W master oscillator power-amplifier (MOPA) Nd:YVO₄ laser system. The maximum THG output at 355 nm is up to 5.4 W. We also investigate the phase matching angle at different temperatures. During high power operation, the temperature of the CBO crystal is set at a high temperature of more than 100 °C. The THG system has shown a fine long-term stability for more than two months of operation. PACS 42.55.Px; 42.55.Rz; 42.70.Mp; 42.70.Nq; 42.65.Ky     

基于单块周期极化铌酸锂晶体级联三倍频的440 nm蓝光固体激光器

阐述了一种基于单块周期极化铌酸锂晶体级联三倍频实现440 nm蓝光输出的实验方案。根据周期极化铌酸锂晶体的Sellmeier方程以及倍频与和频的相位匹配条件,在一块周期极化铌酸锂晶体上设计了两段不同的极化周期,使其在同一工作温度下能分别实现倍频与和频,在先后经过倍频与和频后,实现级联三倍频输出。实验采用Nd: YAG产生的1319 nm光作为基频光,重频400 Hz,脉宽110 ns,横向和纵向光束质量因子分别为1.81和2.65。耦合进周期极化铌酸锂晶体后,出射光中检测到660 nm的红光和440 nm的蓝光。通过调整工作温度和入射基频光功率,得到2.4 mW的最大蓝光输出,此时工作温度55.5 ℃,基频光功率530 mW。实验结果验证了单块晶体实现级联三倍频440 nm蓝光输出的可行性。     

LD泵浦全固态355nm紫外皮秒脉冲激光器

利用激光二极管（LD）端面抽运Nd∶YVO4激光晶体皮秒三倍频355nm全固态紫外激光器,采用半导体可饱和吸收镜（SESAM）锁模技术及皮秒再生放大技术,对1 064 nm基波采用Ⅰ类相位匹配Li3B3O5（LBO）晶体二倍频和Ⅱ类相位匹配LBO晶体三倍频,获得了稳定性好、倍频效率较高的355 nm紫外激光输出。当二极管泵浦功率为5 W时,获得了脉宽为17 ps、重复频率为1 Hz、单脉冲能量为129.6 J的稳定三倍频紫外激光输出,基频光到二倍频光和三倍频光的转换效率分别达到60.3%和16.6%,3 h输出单脉冲能量的抖动在0.58%以下。