固体激光腔的动力学分析

固体激光腔中的热聚焦透镜的屈光度l/ f , 作为腔的动力学因子, 对腔的运行特性具有关键的影响作用.本文运用变换圆图解方法, 对固体激光睦的稳定性、输出功率特征和模式特性作了详细的动力学分析, 并给出了它们对动力学因子的依赖关系. 关键词：     

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     

耦合腔结构可调谐双频固体激光器的研究

研究了一种激光二极管(LD)抽运的频差可调谐双频固体激光器,对耦合腔实现双频的方法进行了分析。实验中使用输入镜与腔内插入标准具形成耦合腔实现单频运转,双λ/4波片使单纵模激光频率分裂,通过改变两个λ/4波片快轴之间的夹角来实现频差调谐。在LD抽运光功率为290mW的条件下,获得了频差在0～1.1GHz范围内可调、功率为34mW的双频激光输出。     

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.     

用于较大泵浦尺寸半导体泵浦固体激光器的一种特殊腔型

提出一种泵浦固体激光器的特殊腔型,解决了当功率较大时泵浦尺寸较大使得泵浦光斑与激光光斑不匹配的问题,并从激光腔理论和速率方程理论两方面通过数值计算验证了该腔型的优越性.同时对LD泵浦固体激光器以及倍频的设计提出了几条普适原则.     

激光二极管抽运频差可调谐双频固体激光器的研究

研究了激光二极管抽运的可调频差的双频固体激光器，激光增益介质为2mm厚的1at%掺杂Nd:YAG薄片.对谐振腔产生稳定双频激光的条件作了分析，用琼斯矩阵计算了谐振腔内各处电场矢量的偏振态，证明了双频激光两个电场矢量偏振态之间总是正交的.两个偏振激光频率间隔由改变λ/4波片快轴之间的夹角实现调谐.实验中使用腔内标准具实现单频运转，然后插入双λ/4波片使单纵模激光频率分裂，实现了激光器的双频输出.实验中得到双频激光稳定运转时频差的上限约为1.3GHz；由于强模竞争现象的存在，实验中所观察到的频差下限为50MHz. 100MHz拍频时得到的双频激光输出功率为85mW. 关键词： 激光技术 固体激光器 双频激光     

飞秒激光刻蚀V型光纤微腔及其干涉谱特性

实验发现飞秒激光单步刻蚀的光纤微腔两个反射壁与纤芯轴向并不完全垂直,微腔形状与飞秒激光经显微物镜聚焦后的焦点相对于光纤的位置有关.当激光经显微物镜聚焦于光纤侧表面时,刻蚀的微腔形状近似V型.与常规的光纤法布里-珀罗(F-P)腔相比,V型光纤微腔干涉谱出现了自由光谱范围、微腔光损耗以及干涉条纹对比度与波长有关等反常现象....     

大口径谐振腔式固体激光中的动力学不稳定性研究

大口径谐振腔式固体激光定标到足够高功率后,由于非稳定腔内激光不对称振荡导致介质上激光强度横向不均匀,激光提取与介质产热耦合会引起激光输出功率和光束质量在时域上的不稳定性。针对三种激光器构型:Nd:YAG薄片、Yb:YAG薄片和浸入式液冷叠片激光器,通过理论分析与数值模拟揭示了其各自不同的光热耦合机制及其影响因素,给出了激光输出的瞬态演化规律。结果表明,前两种构型中基于激光动力学的光热耦合具有饱和效应,其动力学不稳定性只出现在特定参数区间,可以通过恰当的设计加以避免;第三种构型中动力学不稳定性表现出明显的阈值特征,在强光状态下只能通过减少冷却液吸收系数来抑制。     

大口径谐振腔式固体激光中的动力学不稳定性研究

大口径谐振腔式固体激光定标到足够高功率后,由于非稳定腔内激光不对称振荡导致介质上激光强度横向不均匀,激光提取与介质产热耦合会引起激光输出功率和光束质量在时域上的不稳定性。针对三种激光器构型：Nd:YAG 薄片、Yb:YAG薄片和浸入式液冷叠片激光器,通过理论分析与数值模拟揭示了其各自不同的光热耦合机制及其影响因素,给出了激光输出的瞬态演化规律。结果表明,前两种构型中基于激光动力学的光热耦合具有饱和效应,其动力学不稳定性只出现在特定参数区间,可以通过恰当的设计加以避免;第三种构型中动力学不稳定性表现出明显的阈值特征,在强光状态下只能通过减少冷却液吸收系数来抑制。     

固体激光腔的动力学分析

固体激光腔中的热聚焦透镜的屈光度1/f,作为腔的动力学因子,对腔的运行特性具有关键的影响作用。本文运用变换圆图解方法,对固体激光腔的稳定性、输出功率特征和模式特性作了详细的动力学分析,并给出了它们对动力学因子的依赖关系。     

一种新型巨脉冲锁模激光器谐振腔

利用变换圆图解分析方法,分析了一种新型锁模激光谐振腔,它不同于通常Ti宝石锁模激光谐振腔,在这种新型锁模激光谐振腔中使用了分离的激活介质与克尔介质,可输出能量达23mJ的基频脉冲序列以及13.5mJ的倍频脉冲序列。     

大功率高亮度固体激光腔的选择

分析了大功率激光器可供选择的几种腔型的动力稳定区。并对最近报道的两种固体激光腔型进行了评价,指出了存在的问题,提出采用小曲率半径的凹面镜和一凸面镜构成谐振腔是设计大功率高亮度固体激光器的较好方案。     

大功率高亮度固体激光腔的选择

 分析了大功率激光器可供选择的几种腔型的动力稳定区。并对最近报道的两种固体激光腔型进行了评价，指出了存在的问题，提出采用小曲率半径的凹面镜和一凸面镜构成谐振腔是设计大功率高亮度固体激光器的较好方案。     

高斯反射率输出镜改善光束质量的实验研究

非稳腔能产生大体积基模,具有好的空间选模特性,但在固体调Q激光器中,由于孔径光阑和热畸变的影响,非稳腔输出的横模并不光滑.使用高斯反射率耦合输出镜可较好地改善其输出光束质量,设计了平-凸非稳腔,使用Nd:YAG,电光调Q固体激光器进行实验,获得了较为平滑的远场光强分布,实验结果表明高斯反射率输出镜可较好地改善固体激光器中非稳腔输出光束质量.     

Resonator insensitive investigation to thermal lens for end-pumped lasers

Optical pumping of solid-state lasers induces a thermal lens effect in the laser crystal; this thermal effect determines the beam properties. In this paper, the focal length of the thermal lens is calculated, and resonator parameter (g_1 g_2) is obtained, which is insensitive to thermal distortions when the product of the resonator parameters (g_1, g_2) equals 1/2. By using our calculated results, we get the fundamental transverse mode laser output with optic－optic conversion of 48.6%, and slope efficiency of 56.3%.     

高功率高光束质量脉冲Nd: YAG激光器

以实现高功率、高光束质量的脉冲激光输出为目的,对非对称平-凹谐振腔的结构进行了理论分析。设计出了高功率、高光束质量非对称放置的平-凹谐振腔、双氙灯泵浦的脉冲Nd: YAG激光器。当占空比为9%时,实现输出激光平均功率近480 W,光束参数积优于12.7 mm·mrad,电光转化效率近4%,与理论分析吻合,可用芯径300 μm的光纤传输,不稳定性优于±1%。加工实验证明有较好的质量：切割材料为不锈钢,厚度为3 mm时、切割速度为0.6 m/min和厚度为1.5 mm、切割速度为1.2 m/min时,两种情况下所得切缝宽度均为250 μm,且切割上下沿光滑。     

超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子的产生

用2D3V PIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像，并对其机理进行了研究。在靶前后表面都观察到了高能离子的产生，并诊断了离子能谱。模拟结果表明，在靶前表面所产生的高能离子，角分布较大，在向靶内输运过程中会损失能量；在靶后表面产生的高能离子，定向性很好，能获得很高的能量。模拟得到的离子能量和实验观测结果在量级上相符。     

介质不均匀性对激光模式相位与光强分布的影响

将不均匀介质势函数进行泰勒展开,取其前3项近似,与描述光腔模式的亥姆霍兹方程中的特殊函数结合,根据光腔边界条件推导出光腔模式的本征解、激光输出功率以及不均匀介质与激光模式的相位与强度分布关系表达式。将表达式应用于氧碘化学激光器的功率与输出耦合率的非线性拟合以及近场光强分布的分析,预测趋势与文献结果相符。