角锥棱镜谐振腔激光模式模拟研究

发布时间：2021-01-01 15:55

　　为了探究角锥棱镜谐振腔激光模式,以角锥-平面镜腔为例,将角锥棱镜等效为衍射光栅,考虑角锥镜棱宽在谐振腔中的衍射效应以及二面角误差引起的附加相位分布对谐振腔激光模式的影响,在光学谐振腔理论的基础上,建立了求解本征模式的理论分析模型.采用快速傅里叶法数值模拟不同腔长、角锥镜棱宽和二面角误差情况下该无源谐振腔激光输出模式分布情况.结果表明,在腔长30cm、角锥镜棱宽小于75μm、二面角误差在-10′～5′之间时,可实现光斑完整的圆形分布输出模式,且有较好的光束质量;棱宽不小于0.4mm,二面角误差在-40′～10′之间时,光斑为TEM₀₃阶横模,光场呈六瓣分布;当角锥镜棱宽为0.4mm、二面角误差为3′,腔长从30～90cm范围内增加时,该谐振腔输出的激光模式从TEM₀₃转换成TEM₁₀. 

【文章来源】：光子学报. 2020年01期 北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

角锥棱镜的简化

如图3所示，角锥镜三个互相垂直的反射面分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，三个二面角加工误差分别为θ12（面Ⅰ、Ⅱ）、θ13（面Ⅰ、Ⅲ）、θ23（面Ⅱ、Ⅲ）．以角锥镜顶点为原点建立坐标系，光线从角锥底面垂直入射，按序通过三个面反射出底面．假设入射光A0空间矢量为[17]光线以不同顺序依次经过三个反射面反射后的出射光矢量有6种情况，每种情况下i、j、k分量分别为

设角锥镜谐振腔的腔长L为30cm，波长为1 064nm，角锥镜尺寸为15mm，菲涅尔数N=176，初始光场分布为平面波u1(x,y,0)=1，当光场分布不随迭代次数发生变化时，达到稳定输出．首先考虑角锥镜棱线宽度对光场分布的影响，数值模拟结果如图4所示，当棱线宽度为5μm，光场为高斯分布，可认为模式为TEM00基横模；棱宽增加到75μm时光斑形状仍保持完整的圆形分布；当棱线宽度为80μm左右时，光斑分裂成均匀分布的两瓣，可认为是TEM10高阶模；棱宽增大至400μm时，从图4(d）可以看出输出光斑分裂成六瓣，可认为是TEM03高阶模，此时衍射损耗变大，相应的复振幅分布如图5所示．图4 不同棱宽下角锥棱镜谐振腔输出光斑

【参考文献】：
期刊论文
[1]正交波罗棱镜谐振腔模式研究[J]. 龚鑫,孟俊清,张鑫,蒋静,陈卫标.  中国激光. 2019(01)
[2]免调试激光器研究新进展[J]. 孙斌,朱孟真,谭朝勇,米朝伟,王晓晖,程勇.  红外与激光工程. 2014(10)
[3]角锥棱镜谐振腔抗失谐特性及本征模式的研究[J]. 王勇,孙博,任兆玉,白晋涛,侯瑶.  激光杂志. 2013(04)
[4]角锥棱镜误差检测数学建模分析[J]. 李福先.  数值计算与计算机应用. 2013(02)
[5]免调试固体激光器的研究[J]. 程勇,毛少卿,王志怀,王晓兵,孙斌,火星,曾文锋.  激光技术. 1999(02)
[6]板条激光器用光腔的模式计算:快速傅里叶变换法[J]. 吕百达,冯国英,蔡邦维.  激光技术. 1993(06)

硕士论文
[1]激光谐振腔模式研究[D]. 徐银新.西安电子科技大学 2010



本文编号：2951574