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高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究

岱钦 张善春 杨帆 宁日波 李业秋 乌日娜

岱钦, 张善春, 杨帆, 宁日波, 李业秋, 乌日娜. 高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(3): 559-566. doi: 10.3788/CO.20191203.0559
引用本文: 岱钦, 张善春, 杨帆, 宁日波, 李业秋, 乌日娜. 高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(3): 559-566. doi: 10.3788/CO.20191203.0559
DAI Qin, ZHANG Shan-chun, YANG Fan, NING Ri-bo, LI Ye-qiu, WU Ri-na. Research on the high beam quality of Gaussian unstable resonators in solid state lasers[J]. Chinese Optics, 2019, 12(3): 559-566. doi: 10.3788/CO.20191203.0559
Citation: DAI Qin, ZHANG Shan-chun, YANG Fan, NING Ri-bo, LI Ye-qiu, WU Ri-na. Research on the high beam quality of Gaussian unstable resonators in solid state lasers[J]. Chinese Optics, 2019, 12(3): 559-566. doi: 10.3788/CO.20191203.0559

高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究

基金项目: 

国家自然科学基金 61705145

辽宁省高等学校创新人才支持计划 LR2016079

辽宁省自然基金 201602649

沈阳市科技计划项目 17-33-6-00

详细信息
    作者简介:

    岱钦(1977-), 男, 内蒙古通辽人, 博士, 教授, 主要从事固体激光技术方面的研究。E-mail:daiqin2003@126.com

    张善春(1994—), 男,辽宁朝阳人,硕士研究生,主要从事大功率固体激光器研究。E-mail:1436111051@qq.com

  • 中图分类号: TN248.1

Research on the high beam quality of Gaussian unstable resonators in solid state lasers

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61705145

Support Program for Innovative Talents in Liaoning Province LR2016079

Natural Science Foundation of Liaoning Province of China 201602649

Shenyang Science and Technology Plan Project 17-33-6-00

More Information
  • 摘要: 为了获得高光束质量的脉冲固体激光输出,研究了高斯非稳腔固体激光器的模式分布。运用边界有限元法将谐振腔内光场衍射积分方程转化成矩阵方程组,模拟分析了平凸高斯非稳腔内光阑位置、孔径大小以及高斯镜参数对输出光束模式的影响。基于理论模拟结果对激光器结构参数进行了优化,分别测量了腔内不同光阑位置和孔径下的激光器输出光束振幅及模式分布情况。在光阑半径为1 mm、光阑距高斯镜为150 mm、泵浦电压为900 V的实验条件下,光束质量Mx2=1.9、My2=2.3,激光最大输出能量为280 mJ的高光束质量激光输出。实验结果表明,在腔内加入选模光阑以及优化高斯镜参数可以进一步改善腔内模式分布,获得高光束质量激光输出,这与理论模拟结果基本相符。

     

  • 图 1  平凸高斯腔结构示意图

    Figure 1.  Diagram of plane-convex Gaussian cavity

    图 2  不同位置光阑处输出光束振幅分布图

    Figure 2.  Distributions of output beam amplitude at different positions

    图 3  不同位置光阑处输出光束模式分布

    Figure 3.  Distributions of output beam pattern at different positions

    图 4  不同膜斑半径处输出光束振幅分布图

    Figure 4.  Distributions of output beam amplitude at different membrane spot radius

    图 5  A=1 mm时振幅分布

    Figure 5.  Distribution of amplitude when A is 1 mm

    图 6  A=3 mm时振幅分布

    Figure 6.  Distribution of amplitude when A is 3 mm

    图 7  激光器光路结构图

    Figure 7.  Structure and optical path of the laser

    图 8  不同位置光阑处输出光束三维振幅分布

    Figure 8.  Three-dimensional amplitude distributions of output beam at different positions

    图 9  不同位置光阑处输出光束二维振幅分布

    Figure 9.  Two-dimensional amplitude distributions of output beam at different positions

    图 10  光阑尺寸为1 mm时输出光束轮廓图

    Figure 10.  Output beam profile with aperture size of 1 mm

    图 11  光阑尺寸为3 mm时输出光束轮廓图

    Figure 11.  Output beam profile with aperture size of 3 mm

    图 12  输出光束M2值随光阑位置变化图

    Figure 12.  Output beam M2 varies with aperture position

    图 13  激光器输出能量曲线图

    Figure 13.  Output energy curve of the laser

    图 14  输出激光脉冲波形

    Figure 14.  Output laser pulse shape

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-14
  • 修回日期:  2018-07-31
  • 刊出日期:  2019-06-01

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