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角隅和直角内圆锥面全反镜激光谐振腔

李宏棋  
【摘要】: 高能激光的产生﹑传输和应用是现代激光技术和光学工程的重要发展方向。高能激光器设计中的主要问题是,如何在高热负载下保持光学谐振腔的稳定;如何获得尽可能大的模体积和好的横模鉴别能力,以实现高功率单模运转,从而既能从激活物质中高效率地提取能量,又能保持高的光束质量。 本论文讨论了高能激光的主要特性,分析了角隅反射镜和直角内圆锥面反射镜的光学特性以及制造误差对反射镜光学性质的影响,设计了用于高能激光器的角隅反射镜和直角内圆锥面反射镜,提出了采用角隅反射镜和直角内圆锥面反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成的两种新型激光谐振腔,并从理论和实验两方面研究了角隅全反镜谐振腔和直角内圆锥面全反镜谐振腔的输出特性。主要研究结果有: (1)角隅腔和直角内圆锥腔输出能量大。两种谐振腔激光器的单脉冲输出能量与放电电压均呈线性关系,在放电电压28kv时,角隅腔和直角内圆锥腔单脉冲输出能量分别为14.6J和25.5J,和相同条件下的平凹腔输出相当。 (2)角隅腔和直角内圆锥腔抗失调能力强。在角隅全反镜失调角为53.4角分时,角隅腔激光器的单脉冲输出能量下降9.2%,在直角内圆锥面全反镜失调角为46.8角分时,直角内圆锥腔激光器的单脉冲输出能量下降24%;全反镜失调时两种谐振腔的近场输出光斑均没有明显变化。 (3)角隅腔和直角内圆锥腔光束指向稳定性高。在输出镜正前方近3m处用热敏纸测量,当角隅全反镜和直角内圆锥全反镜分别偏转56.4角分和18角分时,激光器输出光斑均与不失调时的输出光斑重合。 (4)角隅腔和直角内圆锥腔激光器近场光强分布均匀。 角隅全反镜谐振腔和直角内圆锥面全反镜谐振腔结构简单,抗失调能力强,指向稳定性高,可以达到改善高能激光器光束质量的目的,特别适用于对光束稳定性有特殊要求的应用领域。


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