光纤光栅环形腔激光器的输出特性研究

研究了光纤光栅环形腔激光器的输出耦合比与输出功率之间的关系,实验结果表明最佳输出耦合比约位于80%～90%理论分析了不同腔内损耗情况下的输出特性,数值模拟结果与实验能较好地吻合.     

边耦合光腔用于远红外FEL的分析

 模拟了边耦合输出用于FIR FEL 的可实用性，证明这种输出方式适合于远红外FEL。分析且模拟了光腔各种输出参数（如输出功率、腔增益、耦合效率等）随输出镜尺寸及位置的变化规律，找出了最佳的输出镜尺寸及位置。并对谐振腔有漂移管和无漂移管两种情况进行了比较。通过移动或者更换输出镜（输出反射镜），改变输出镜尺寸和位置，可以灵活地选择和调节光腔的Q值。能适应实验不同阶段的需要：例如在实验初期可以提高Q值，增大净增益；而在做饱和实验时可以增大输出，使输出功率最大。     

回旋速调管放大器输出腔的特性研究

 利用变截面波导的耦合模理论，根据输出腔中电场幅值分布函数所满足的微分方程组，编写了具有自动优化功能的计算程序，分析研究了不同渐变角度、考虑腔体损耗前后和输出腔与外电路失配时，谐振频率、腔体品质因数和高频场幅值沿轴分布的变化情况，为进一步研究高频场与电子注的互作用和输出腔奠定了基础。     

用周期极化KTP晶体高效倍频获得稳定461nm激光

实验采用准相位匹配的PPKTP晶体对922nm连续激光进行外腔谐振倍频,获得稳定461nm激光.实验装置采用一体化环形腔没计,实现最大耦合转换效率达73.3%,获得208 mW的461 nm蓝光输出.实验结论中通过分析,修正损耗误差,得到最佳耦合腔镜反射率,并深入讨论了耦合腔镜的两种反射率对倍频输出功率和效率的影响,同时就晶体吸收效应和热透镜效应对倍频试验的影响也进行了深入研究.     

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。     

Talbot外腔锁相相位补偿元件的理论计算

 在菲涅耳衍射公式和模耦合理论的基础上，对有相位补偿的 Talbot外腔锁相在腔内场的分布进行了数值计算。计算结果表明：理想的相位补偿元件模式选择镜能够消除由于边缘效应引起的近场幅度不均匀，而且同相模的衍射损耗非常小，能有效地起到选择同相模的作用。实用的相位补偿元件相位型光栅对近场的幅度没有影响，也能够明显地减小同相模的衍射损耗，起到选择同相模的作用。     

激光辐照下非稳腔镜变形对激光模式的影响

 分析了正支虚共焦非稳腔中腔镜变形对激光模式的影响,采用时间离散化、快速傅里叶变换（FFT）和有限元分析(FEA)方法解决腔镜变形和激光模式两者之间的耦合问题。计算结果表明,随着激光器工作时间的增加,腔镜温升和变形相应增大,谐振腔模式变差,输出光场相位均匀性变差,呈现散焦现象,输出光束质量下降。实验验证了激光器输出光束质量随出光时间的延长而逐渐变坏。     

调Q激光脉冲的腔内时间整形

在Ｎｄ：ＹＬＦ单纵横激光器腔内调Ｑ脉冲达到某个预定的强度之后，腔内引入附加的损耗使腔内增益与损耗相平衡，净增益为零，这时腔内光强维持恒定，激光器输出为准平顶时间整形调Ｑ脉冲。     

基于新型非线性耦合腔锁模过程的时域理论分析

系统地研究了用带有非线性倍频晶体的附加耦合腔来压窄激光光脉冲的动力学作用过程，报道了该锁模激光系统在瞬态平衡时输出脉冲宽度的具体表达式；另外，通过数值分析计算，给出了该系统锁模激光输出特性优于单腔情形的原因。 关键词：     

SSC边耦合加速腔的调谐

为缩短边耦合加速腔腔片制造周期，需用部分腔片确定Ｔａｕｋ的π／２模式频率，采用整腔结尾，调节端腔频率使相邻耦合腔输出最小的方法，得到比较准确的结果。焊后调谐，耦合腔频率用近似方法调节，加速腔则用相对精确的方法调谐。用桥耦合器连接Ｔａｎｋ后，腔数增加引起π／２模式频率下降，桥耦合器的频率要调高于设计值。     

多注速调管π模双间隙腔截止波导输出回路研究

 用数值模拟的方法研究了多注速调管π模双间隙腔加载截止波导两节滤波器型输出回路的特性,并重点研究了π模双间隙腔与截止段的耦合结构对输出腔间隙阻抗频率特性的影响,以及耦合接头和电容性销钉对截止波导滤波器的调谐作用。研究结果表明：π模双间隙腔连接截止波导段的耦合口的尺寸主要影响输出腔的外观品质因数,而耦合接头的粗细和电容性销钉的大小和插入深度对截止波导滤波器的调谐具有重要影响。另外,由于耦合接头相当于在截止段中引入了一个附加电感,这使滤波器谐振电路的品质因数变大,谐振峰变窄。因此,π模双间隙腔加载截止波导滤波器型输出回路并不比单间隙腔加载截止波导滤波器型输出回路有更好的带宽优势。     

非线性附加耦合腔产生超短激光脉冲

系统地研究了用带有非线性倍频晶体的附加耦合腔来压窄激光光脉冲的动力学作用过程，首次给出了该锁模激光系统在瞬态平衡时输出脉宽的具体表达式，实验测量结果与理论计算值相比吻合得很好；最后，文中还报道了有关实验参量与该锁模激光系统输出特性的关系曲线。     

高功率二极管泵浦腔内倍频激光器

 成功研制了一台高功率二极管泵浦声光Q开关腔内倍频Nd:YAG激光器。当泵浦功率约为350W时，采用透过率为30%的输出耦合镜，调Q激光输出功率32.5W，脉宽约200ns，重复频率7kHz；采用Ⅱ类匹配KTP晶体腔内倍频，获得了32.5W的绿光输出，脉宽约120ns。输出光束平滑，远场为类高斯分布，测得的光束质量因子为3.6。     

无源虚共焦非稳腔光束特性模拟

 采用FFT方法,详细研究了无源圆形球面虚共焦非稳腔的光束特性,给出了三维稳态模型。考虑腔镜倾斜效应和变反射率输出耦合镜导致的光束质量和输出功率变化等问题。讨论了在中等放大率和大Fresnel数模式下的近场光束特性和远场光束质量。     

提高稳频He—Ne激光器输出功率的研究

稳频Ｈｅ－Ｎｅ激光器的输出功率与谐振腔的损耗密切相关。本文对其中的布儒特角窗口带来的附加损耗进行了定量分析，指出布儒斯特窗片封接引起的各向异笥损耗是主要的腔内损耗来源。在实践上采用具有独特优点的锢封接技术，大大提高了布儒斯特窗片的封接质量，从而减小了腔的损耗，提高了稳频Ｈｅ－Ｎｅ激光器的输出功率。     

一种广义三模腔光机械系统的相干完美吸收与透射

提出了一种广义的三模式腔光机械系统,系统的中间是一个反射率为100%的可移动的全反射机械振子,两侧均由一个部分透射的固定光学腔镜构成.其中两个光学腔由一束较强的控制场和一束较弱的信号场驱动与同一个机械振子实现耦合.较弱的信号场将会被该系统完全吸收而不产生任何能量输出,并且当相干完美吸收产生时,输入信号场的能量将由两个腔场和机械模共同分担;较弱的输入信号场由一个腔完美透视到另一个腔而不产生任何的能量损耗.分析与数值结果显示,在不同参数机制下,在该三模光机械系统中可以实现相干完美吸收、相干完美透射和相干完美合成的量子现象.此外,改变腔与腔之间的耦合度,可以实现输出探测场在相干完美吸收和相干完美透射之间转换;通过简单的相位调制,可以实现探测场左腔-右腔的输出和输入方向的互换.这些动态控制在量子信息网络可用来构造光子开关、光子路由、光子交换机等一些特殊功能的光子学器件.     

外腔共振和频系统中阻抗匹配的理论研究

外腔共振是提高和频效率的有效方法. 实现外腔共振高效和频需要基频光高效地耦合到外部谐振腔中, 因此系统要达到阻抗匹配. 本文分别建立了双波长和单波长外腔共振和频系统的理论模型, 分析了腔增强因子与耦合腔镜反射率、入射基频光功率等参数的依赖关系, 通过数值模拟获得最优化的共振光耦合腔镜反射率, 使系统达到阻抗匹配, 提高和频效率. 研究表明, 无论双波长还是单波长外腔共振和频系统, 共振基频光的最佳耦合腔镜反射率只会随着另一束共振或者不共振的基频光入射功率的增加而减小, 而其本身的入射功率变化则影响较小; 进一步分析表明, 若共振基频光的耦合腔镜反射率超过阻抗匹配值, 和频光功率将会迅速减小, 而小于阻抗匹配值时, 和频光功率减少速度相对较慢, 因此实验过程中要尽量避免过耦合的情况出现. 本文的理论分析过程将对外腔和频实验有一定的指导意义.     

利用外腔谐振倍频获得高效倍频绿光

用全固化单频Ｎｄ：ＹＡＧ激光器输出的红外激光泵浦由分离元件组成的ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３倍频腔。通过优化倍频腔的结构，在倍频腔的红外激光输入为４４０ｍＷ时，获得３３０ｍＷ单纵模绿光输出，倍频效率达７５％。     

高功率激光器腔镜热变形对输出光束质量的影响

利用有限元分析法结合Fox-Li迭代法,考虑腔内本征模式与腔镜热形变的相互耦合作用,计算模拟了正支共焦非稳腔的本征模式分布,定量分析了高功率激光器腔镜热变形对输出光束质量的影响,重点讨论了腔镜热变形所引起的腔内本征模式相位特性的变化,并从波前功率谱密度、Zernike像差系数及光束质量值等角度对腔镜发生热形变前后的激光器输出光束的光束特性进行比较分析。研究结果表明:高功率激光器腔镜热形变对输出光束的光束质量会产生一定的影响,且随着激光输出功率的增大,镜面热形变引起的输出光束波前相位高频比例及Zernike高阶像差均会有所增大,波前畸变程度也明显变大,光束质量逐渐变差。     

光纤腔耦合碳化硅薄膜的理论计算

半导体材料中的自旋色心是量子信息处理的理想载体,引起了人们的广泛兴趣.近几年,研究发现碳化硅材料中的双空位、硅空位等色心具有与金刚石中的氮-空位色心相似的性质,而且其荧光处于更有利于光纤传输的红外波段.然而受限于这类色心的荧光强度和谱线宽度,它们在量子密钥分发和量子网络构建等方面的实际应用依然面临严峻的挑战.利用光学腔耦合自旋色心实现荧光增强和滤波将能有效地解决这些难题.将光纤端面作为腔镜,并与自旋色心耦合可以实现小模式体积的腔耦合,而且天然地避免了需要再次将荧光耦合进光纤而造成损耗的缺点.本文理论计算了耦合碳化硅薄膜的光纤腔的性质和特征.首先通过优化各项参数包括薄膜表面粗糙度、腔镜反射率等,理论分析了存在于光纤腔中的不同模式的特点,以及光纤腔耦合色心的增强效果及相关影响因素.进一步地研究了对开放腔而言最主要的影响因素—振动对腔性质、色心的增强效果以及耦出效率的影响,最终得到在不同振动下的最大增强效果以及对应的耦出透射率.这些结果为今后光纤腔耦合色心的实验设计提供了最直接的理论指导,为实验的发展和优化指明了方向.