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高功率化学氧碘激光器腔内偏振态控制与高反射位相延迟镜的研究

李刚  
【摘要】: 激光光束的偏振特性是高功率激光器的一个重要特性之一,直接影响着高功率激光器的输出功率、腔内光学元件的损伤以及光束质量等。 本文首先利用琼斯矩阵算法对高功率氧碘激光器腔内的偏振特性进行了分析,并得出结论,谐振腔内的本征振荡一般为椭圆偏振。通过对斜入射高反射镜反射率、吸收损耗与光束偏振特性间的关系进行分析,表明谐振腔内的本征振荡最好应为S方向的线偏振光,这样光束输出窗口还可采用布儒斯特窗。为实现对高功率氧碘激光器腔内偏振态的控制,不能采用常规的偏振控制元件,最好应采用高反射位相延迟镜。 另外,通过对高功率COIL用环行非稳腔内倒向波抑制的分析表明,为实现倒向波的抑制,倒向波被反馈到腔内正向波中的部分必须保持偏振状态不变,否则,起不到倒向波抑制的作用,这也需要用到高反射位相延迟镜。 高功率激光腔内用高反射镜的反射率和损伤阈值是限制高功率激光器进一步发展的瓶颈技术之一。随着高功率COIL输出功率的进一步提高,传统的设计膜系已逐渐不能满足需要,为此我们利用倍频的没计思想,设计出了一种新的高反射膜系,与传统的设计膜系相比,此膜系大大降低了高折射率层的厚度,使得膜系的损伤闽值有望得到极大提高。在此膜系的基础上,通过对最外面几层薄膜厚度的优化设计,最终设计出了45°入射、对632.8nm和1315nm双波长高反,并在1315nm处有180°和90°位相延迟的高反射膜系。 最后,利用电子束蒸发设备对所设计的高反射位相研制镜进行了研制,利用Lamda900分光光度计和M-2000UI型椭圆偏振仪分别对所研制的高反射位相延迟镜进行了光谱测量和位相延迟测量,并进行了误差分析。


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