固体激光腔动力学稳定性的调控

在固体激光腔运行中热透镜的屈光度,1ft,作为谐振腔的动力学因子,对腔的运行特性有着关键性的影响作用.运用变换圆图解方法,对固体激光腔的光模特性的动力学稳定性作了详细的分析,给出了它对动力学因子及腔参数u1=L1(L1-R1)R1与u2=L2(L2-R2)R2的依赖关系.给出了腔参数u1与u2的直观物理图像描述;在此基础上,利用变换圆图解方法,进一步讨论,如何选择腔参数u1与u2,调节稳定区内运行的最小基模光斑尺寸和动力学稳定区的宽度,及调控动力学稳定区的‘位置’;提出了两倍拓宽动力学稳定区的一个可行方案;最后,还讨论了动力学敏感腔的存在及其在自调Q激光器与自Kerr透镜锁模激光器中的可能运用. 关键词： 固体激光器 热透镜 动力学稳定性的调控     

自缩短效应对Kerr被动锁模激光器稳定区的影响

利用谐振腔的往返矩阵理论以及谐振腔的稳定性条件研究了锁模激光器的稳定区与激光腔内光功率的关系,从而得出在高脉冲功率下自缩短效应对Kerr被动锁模飞秒激光器的稳定区的影响.利用激光谐振腔的此性质可以对Kerr被动锁模激光器的谐振腔的设计进行优化,从而提高其锁模的可实现性以及谐振腔的稳定性.     

激光、激光技术 激光器结构与设计

TN2422006054034热透镜谐振腔参数对指向精度的影响=Influence of ther-mal lens resonator on pointing stability[刊,中]/路鑫超(华北光电技术研究所.北京(100015)),刘先达…//激光与红外.—2006,36(6).—448-451从谐振腔理论出发,论证了谐振腔参数与谐振腔灵敏度对热透镜谐振腔指向精度的影响,计算了经过优化后的热透镜谐振腔参数,并通过实验测量了不同谐振腔参数下输出激光的指向精度。实验结果表明,优化后的热透镜谐振腔具有较高的指向精度。图6参6(王淑平)激光、激光技术 激光器结构与设计…     

多棒串接固体激光器谐振腔的研究

运用矩阵光学的方法对多棒串接固体激光器的谐振腔参数及其在平平腔时的热稳条件进行了研究，并计算了六棒串接平平腔固体激光器的稳定区.结果证明：多棒串接固体激光器的稳定区和非稳区相互间隔，在平平腔总腔长、激光棒数量n和棒间距L一定的条件下，当采用对称结构时(L₁=L₂)，则谐振腔的每段稳定区均达到最大；且只要 平平腔满足L₁=L₂=L/2以及热焦距f在大于某个下限值f_m时，稳定性条件01< 关键词： 多棒串接固体激光器 稳定区 热稳条件     

气体激光器中的类透镜效应分析

本文讨论了类负透镜介质一般曲面镜光学谐振腔,并用来分析气体激光器中的热透镜效应。对平凹腔连续波二氧化碳激光器进行了模式分析。结果表明,热透镜效应对输出功率和频率特性影响相当大,对基模输出激光器的影响最为突出。最后,简单地讨论了离子气体激光器和某些其它激光器中的可能热透镜效应。     

高光束质量、高功率稳定性激光器的设计及实验研究

高光束质量、高功率稳定性激光器在激光加工、激光测量等领域具有广泛的用途.为了实现激光器腔内光斑聚焦同时减少色散和体积,人们常常将曲面反射镜用在激光谐振腔中,但光束倾斜入射到曲面反射镜往往会引起像散,从而导致光斑质量恶化,并降低激光器的性能.另一方面,在高功率激光器或超短脉冲激光器中,激光增益介质热透镜焦距的起伏,是导致激光输出功率波动的主要原因之一.针对激光器的像散和功率波动这两个问题,本文提出了一套简单高效的解决方案,在考虑像散补偿和热透镜效应的基础上,基于传播变换圆理论,首次提出一种可实现高光束质量、高功率稳定性激光器谐振腔的设计方法,并对采用该方法所设计出的超短脉冲激光器进行理论与实验研究.研究结果表明,利用该方法设计的激光谐振腔,两端臂像散能够完全被补偿,实验上实现了基模高斯光束输出;当激光晶体热透镜焦距改变时,该方法所设计出的激光谐振腔内各关键位置光斑半径的变化,显著地小于普通谐振腔,在相同外界条件下,其输出激光功率稳定性明显优于普通激光器.     

腔内双棒串接的基模动态稳定腔研究

为了获得大功率高亮度的激光光源,设计并实现了一种使用双棒串接的基模动态稳定谐振腔.通过补偿热致双折射效应以及合理地设计腔内参数,在使用闪光灯抽运的条件下获得了61W的基模连续输出.使用等效热透镜的方法分析了谐振腔参数对激光器性能的影响,解释了输出镜和全反镜的距离对激光器性能所起的不同作用. 关键词： 动态稳定腔 双棒 谐振腔模式     

热透镜的球差效应对大基模体积激光谐振腔模式的影响

固体激光器在强抽运的条件下,激光晶体热透镜的球差效应是不容忽视的,尤其是在大基模体积的动态稳定腔中,会影响谐振腔的振荡模式,进而影响腔内损耗和输出功率.通过Fox-Li的衍射迭代算法,分析了谐振腔的自再现模,表明在热透镜球差效应作用下,基模的光强分布出现了旁瓣,并由此带来了光束质量的下降,最后通过实验结果验证了理论分析,指出光束填充因子是激光器设计的一个重要因素,其最佳值需要根据球差效应的强弱,通过实验的方法来确定. 关键词： 热透镜 球差效应 谐振腔模式     

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     

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.     

端面抽运固体激光器热透镜效应的实验研究

提出一种易于实现、对激光器本身没有干扰、高空间精度、可实时测量介质热透镜的干涉测量方法. 并利用此方法全面研究了端面抽运Nd:YVO4激光器的热透镜效应，为认识激光介质的热效应和设计此类激光器提供了参考.  关键词： 热透镜 端面抽运 固体激光器     

Thermal lensing compensation principle for the ACIGA's High Optical Power Test Facility Test 1

Thermal lensing is becoming recognized as one of the dominant obstacles to the second generation of laser interferometric gravitational wave detectors. Very high optical power is required to circulate in the interferometer to reach the sensitivity goal, creating strong thermal induced wavefront distortion. These effects will be studied at the High Optical Power Test Facility in Gingin, Western Australia. In this paper, we present simulation results for the first test planned for the middle of 2004. This experiment will produce 5 kW of optical power circulating inside a Fabry–Perot cavity and will demonstrate large thermal lensing effects. Two compensation methods were investigated to offset the negative effect of thermal lensing on the cavity: a compensation plate within the arm cavity and adaptive laser mode matching. Advantages and disadvantages of both systems are discussed.     

A new technique for spatially resolved thermal lensing measurements

A new method is presented for spatially resolved thermal lensing measurements using multiple narrow probe beams and a two-dimensional array detector. The method is applied to an Er, Tm, Ho: YAG laser rod. No significant deviation from a parabolic temperature profile has been found although there is extraordinarily strong thermal lensing in the crystal. Thermo-optical constants of the material are reported.     

Experimental Investigation of Thermal Lensing in End-pumped Nd:YVO4 Crystal Using a New Simple Approach

The stability of linear planar resonators involved in solid-state lasers is entirely decided by the thermal lens of the laser crystal. There exists a critical point between stable state and unstable state at which the thermally focusing point falls on the surface of one end mirror. Based on this fact, a new method for measuring the thermal focal length has been presented, and applied to three different Nd3+-doped (2%, 0.8%, and 0.5% ) Nd∶YVO4 crystals at various absorbed pump power levels up to 10 W, the results show a good agreement with those of theoretical calculation. It also indicates that the thermal lensing is strongly dependent on the Nd3+-doped concentration, and is affected by crystal surface temperature, especially in the situation of weak thermal lensing.     

激光二极管端面纵向泵浦Nd:YVO_4激光器的热效应研究

针对激光二极管端面纵向泵浦Nd:YVO4激光器,本文理论和实验详细研究了Nd:YVO4晶体的热透镜效应。在激光二极管的中心波长分别为808nm和880nm及分别采用单端端面纵向泵浦和双端端面纵向泵浦结构情况下,实验测量了Nd:YVO4晶体的热透镜焦距,实验结果和理论预测基本吻合。同时在泵浦功率60W时获得了18.8W的连续基横模激光输出。     

反射式热透镜时变信号测量固体热扩散率的研究

介绍了采用反射式热透镜时变信号测量固体热扩散率的一种简便方法,该方法结合表面热透镜技术原理,采用表面透镜的动态变化和反射的探测光发散的幅度来确定固体的热扩散率,相对于传统的热扩散率测量方法要快捷简单。对较大范围的一系列物质的热学特性进行了实验研究,证明了其实用性。     

Experimental Investigation of Thermal Lensing in End-pumped Nd:YVO4 Crystal Using a New Simple Approach

The stability of linear planar resonators involved in solid-state lasers is entirely decided by the thermal lens of the laser crystal. There exists a critical point between stable state and unstable state at which the thermally focusing point falls on the surface of one end mirror. Based on this fact, a new method for measuring the thermal focal length has been presented, and applied to three different Nd3+-doped (2%, 0.8%, and 0.5% ) Nd:YVO4 crystals at various absorbed pump power levels up to 10 W, the results show a good agreement with those of theoretical calculation. It also indicates that the thermal lensing is strongly dependent on the Nd3+-doped concentration, and is affected by crystal surface temperature, especially in the situation of weak thermal lensing.     

板条侧面绝热技术研究

 分析了当侧面绝热不彻底时所带来的侧向温度梯度对板条光程畸变造成的影响，提出采用吸收材料吸收板条的自发辐射，控制吸收材料的温升使之与板条中心的平均温度相同的方法来实现板条侧面绝热，并给出了“隔热层+吸收层+铜热沉”的绝热结构的设计方法。板条热透镜效应实验结果表明，在500Hz重复频率下，未装绝热结构的板条热焦距为0.78m，而装有绝热结构的板条的热焦距为1.93m，热聚焦大为改善。     

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。