腔镜变形对平凹稳腔激光振荡模式影响的数值研究

 用Fox-Li迭代法研究了激光谐振腔镜面变形对激光振荡模式的影响, 给出了几种镜面变形条件下的激光谐振腔自再现模,即镜面上光场振幅和位相分布的模拟结果。对平凹稳定腔,为获得严格的基模激光振荡,应将这种镜面变形控制在1/20波长范围内;若镜面变形超过1/10波长,则该谐振腔不存在严格的基模自再现模。同时,高功率激光腔镜的边缘冷却方式将造成较大的镜面形状变化,从而影响激光光束质量。     

腔镜变形对平凹稳腔激光振荡模式影响的数值研究

用Ｆｏｘ－Ｌｉ迭代法研究了激光谐振腔镜面变形对激光振荡模式的影响，给出了几种镜面变形条件下的激光谐振腔自再现模，即镜面上光场振幅和位相分布的模拟结果。对平凹稳定腔，为获得严格的基模激光振荡，应将这种镜面变形控制在１／２０波长范围内；若镜面变形超过１／１０波长，则该谐振腔不存在严格的基模自再现模。同时，高功率激光腔镜的边缘冷却方式将造成较大的镜面形状变化，从而影响激光光束质量。     

Investigations and experiments of a new multi-layer complex liquid-cooled mirror

This paper describes a new multi-layer complex liquid-cooled Si mirror with 3 cooling ducts in Archimedes spirals. Utilizing the ANSYS program, the structure of the mirror is optimized and the thermal deformation model of the mirror is simulated. The simulation results show that the mirror has the following advantages: very small amount of surface deformation, uniform distribution of temperature and surface deformation, and fast surface shape restoration. The results of the experiments of thermal deformation and the surface restoration are accurately mapped to the simulation results.     

激光辐照下固体材料的温度分布理论研究

 考虑到有限厚介质的表面热对流，利用格林函数方法理论计算了强激光作用下介质材料的3维温度分布，给出了温升与材料尺寸的关系式及其关系曲线。以单晶硅材料为例进行了模拟计算，结果表明：温升不仅与材料本身的性质（热容，热导率，密度）密切相关，而且还与材料的吸收系数，激光加热参数（功率密度，能量分布，光斑大小，作用时间），以及对流换热系数有关。在激光照射的初始阶段，材料表面温度迅速增加；其后，随着激光照射时间的增加，温度增加量逐步变缓。     

镜面热变形干涉图像处理的数学形态学新方法

叙述了在强激光系统中,激光腔镜热畸变的干涉测量和对其干涉图像数字化处理的一种新方法. 激光腔镜在激光的辐射下,其面形会发生畸变,从而引起激光光束质量下降.为了对这些畸变进行确切的评价和探测,本文使用CO2激光照射所研究的镜片,采用泰曼干涉仪产生干涉图,用CCD拍摄镜面热变形的动态过程中每一时刻产生的干涉条纹,实时探测镜片面形的热畸变规律和大小. 着重叙述了数学形态学在条纹细化方面的应用,数学形态学是20世纪80年代发展起来的一门新兴学科,在图像处理方面有着独特的优点.它以几何形态为基础对图像进行分析,能够更精确地得到条纹的中心.本文提出了一种用于干涉图像细化的结构元素,在形态学击中击不中运算的作用下,产生出了整齐、定位准确的细化图像,而且提高了条纹细化的速度. 最后给出了发生畸变前后的干涉条纹和经过上述数字化处理后的等位相线条的等高线图.表明本文所述测量方法能模拟激光腔镜热变形检测,同时,本文的图像处理方法提高了条纹判读精度,为镜面畸变的精确测量打下了基础.(PH11)     

腔镜镜面变形和角向偏折对共焦非稳腔输出特性的影响

本文分析和实验研究了腔镜镜面变形和角向偏折对共焦非稳腔输出光束近场图样及其横向强度分布的影响。推导出了凸面镜失调时失调临界角θ_临的数学方程。利用此方程计算所得的HGL-84型横流电激励CO_2激光器正支共焦非稳腔的θ_临值,与实验数据和失调光斑图样能很好地吻合。     

化学氧碘激光器光学基片材料的光致热畸变特性

利用格林函数解析法对强激光辐照下的光学材料Al2O3、CaF2、Si、SiO2四种基片的温度场分布以及热畸变特性进行了分析与讨论.计算结果表明:在10lW激光功率、辐照时间为5 s情况下,Al2O3、CaF2、Si、SiO2基片中心处最大温升分别为5.6℃、6.0℃、35.1℃、26.6℃;基片中心最大热畸变量分别为:0.28μm,0.99μm,040μm,0.14μm.     

200mJ光泵浦氨气太赫兹激光器北大核心CSCD

利用光栅选支调谐的TEA CO2激光器作为泵浦源设计了高能量脉冲光泵浦太赫兹激光器。太赫兹激光谐振腔由2m长的石英玻璃管、GaAs泵浦光输入窗和SiO2太赫兹光输出窗组成,氨气充入谐振腔内作为增益介质。太赫兹激光的波长由自主设计的金属线栅F-P干涉仪测量。实验中在多个波长处都获得了强烈的太赫兹光输出,其中151.5μm太赫兹光的输出脉冲能量高达204mJ,对应的泵浦光能量为32J。最后,还给出了利用151.5μm太赫兹光进行透视成像的实验结果。     

高功率激光器抗失调谐振腔的实验研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光谐振腔的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,提出了两种新型激光谐振腔结构,分别是带角隅反射镜的激光谐振腔和直角内圆锥面反射镜激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了这两种激光谐振腔的输出特性和腔镜失调的关系,并结合平凹稳定腔,对三种激光谐振腔的抗失调稳定性进行了对比。实验结果表明,随着全反镜或平面输出镜失调角的增加,角隅腔激光器的单脉冲输出能量下降速度小于直角内圆锥面全反镜腔。两种新型谐振腔全反镜的抗失调稳定性都超过平面输出镜。角隅全反镜谐振腔和直角内圆锥面全反镜谐振腔的抗失调稳定性均大大超过平凹稳定腔。