腔内扰动对虚共焦腔模式的影响及Zernike像差拟合

张翔; 蔡青

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2009.06.028

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

腔内扰动对虚共焦腔模式的影响及Zernike像差拟合

张翔 , 蔡青

文章导航 > 激光技术 > 2009 > 33(6): 657-660,663

引用本文:

Citation:

腔内扰动对虚共焦腔模式的影响及Zernike像差拟合

张翔,
蔡青

1.
成都信息工程学院光电技术系, 成都, 610225

作者简介: 张翔(1976-),男,博士,副教授,主要从事激光技术、光电探测技术方面的研究及应用.E-mail:zhanghk23@yahoo.com.cn.

中图分类号: TN243

Effect of intracavity perturbation on modes of virtual confocal resonators and Zernike aberration fit

1.
Department of Optoelectronic Technology, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China
CLC number: TN243

摘要: 为实现高功率或高能激光器输出良好的光束质量和能量,分析了腔内像差扰动对非稳腔模式的影响,采用数值迭代法理论计算了腔内倾斜扰动对无源虚共焦非稳腔输出模式强度和相位分布的影响,并采用Zernike模式法对光束相位进行了像差拟合分解,得到了前35阶像差系数,通过进一步计算得到点扩散函数和环围能量曲线等,从而全面了解输出光束质量.结果表明,对小菲涅耳数虚共焦型非稳腔,腔内倾斜扰动不仅带来输出光强分布的不均匀性,且对相位分布有明显的影响,使相位中的一些高阶Zernike像差如A3,A7和A10等增大.计算结果对研究高能激光器腔内像差校正有一定参考意义.
- 激光光学 /
- 光束质量 /
- 迭代法 /
- 虚共焦非稳腔 /
- 腔内像差扰动 /
- Zernike像差拟合
Abstract: In order to improve the output beam quality and energy for high power lasers,firstly,the influence of intracavity aberrated perturbation on the eigenmode of unstable resonators was analyzed.Then,the effect of intracavity phase-tilted perturbation on the mode intensity and phase distribution for passive positive-branch confocal unstable resonators was calculated by means of numeric iterative method.Finally,the phase property of the output beam was analyzed based on Zernike mode-reconstruction theory so that the front 35-order Zernike aberration coefficients,the point spread function (PSF) and the integrated relative far-field intensity were obtained.Now the laser beam quality was fully illustrated.The results illustrate that in a confocal unstable resonator with a small Fresnel number,small phase-tilted perturbation has not only a remarkable influence on the output beam intensity but also the phase structure,and it makes higher order Zernike aberration such as A3,A7 and A10 increase in the beam phase structure.The results are of some reference to further investigation on the intracavity aberration compensation for high power lasers.
- laser optics /
- beam quality /
- iterative method /
- positive-branch confocal unstable resonators /
- intracavity aberrated perturbation /
- Zernike aberration fitting

[1]	ZHOU B K,GAO Y Zh,CHEN T R,et al.The principle of laser[M].5th ed.Beijing:National Defense Industry Press,2004:88-98(in Chinese).
[2]	LUBEIGT W,VALENTINE G,BURNS D.Enhancement of laser per-formance using an intracavity deformable membrane mirror[J].Optics Express,2008,16(15):10943-10955.
[3]	VDOVIN G,VADIM K.Intracavity control of a 200W continuous-wave Nd:YAG laser by a micromachined deformable mirror[J].Opt Lett,2001,26(11):798-800.
[4]	ZHANG X,YANG W,XU B,et al.Experimental research for maladjustment properties of passive confocal unstable resonator[J].Opto-electronics Engineering,2006,33(5):48-52(in Chinese).
[5]	LI B Ch.Experimental optimization of the output performance of a all-solid-state pulsed Nd:YAG laser[J].Laser Technology,2007,31(2):144-146(in Chinese).
[6]	WANG N,LU Y T,KONG Y.Analysing the light intensity distribution of super-Gaussian mirror resonator by fast fourier-transform[J].Chinese Journal of Lasers,2004,31(11):1317-1322(in Chinese).
[7]	DU Y Y.Stimulation of confocal unstable resonators using thin gain sheet[J].High Power Laser and Particle Beams,2000,12(3):301-305(in Chinese).
[8]	LÜ B D.Solid-state laser[M].Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunications Press,2002:113-138(in Chinese).
[9]	SUJECKI S.Stability of steady-state high-power semiconductor lasermodels[J].J O S A,2007,B24(5):1053-1060.
[10]	SIEGMAN A E,MILLER H Y.Unstable optical resonator loss calculations using the Prony method[J].Appl Opt,1970,9(12):2729-2736.
[11]	OUGHSTUN K E.Intracavity adaptive optic compensation of phase aberrations.Ⅰ:analysis[J].J O S A,1981,71(7):862-872.
[12]	CUBALCHINI R.Modal wave-front estimation from phase derivative measurements[J].J O S A,1979,69(7):972-977.
[13]	ZOU W Y,ROLLAND J P.Iterative zonal wave-front estimation algorithm for optical testing with general-shaped pupils[J].J O S A,2005,A22(5):938-951.

[1]	彭玉峰 , 吕珍龙 , 张虎 , 魏要丽 . 虚共焦非稳腔腔镜倾斜对光束影响的三维重构. 激光技术, 2005, 29(3): 308-310.
[2]	杨峰 , 余文峰 , 陈佳元 , 邬思明 , 左都罗 , 程祖海 . TEA CO2激光器同轴非稳腔光束质量. 激光技术, 2008, 32(3): 314-316.
[3]	季小玲 , 陶向阳 , 吕百达 . 内光路热效应和像差对远场光束质量的影响. 激光技术, 2004, 28(5): 514-517.
[4]	王小兵 , 孙斌 , 程勇 , 王古常 , 曾文锋 , 王大勇 . 定向棱镜腔平顶高斯激光束特性的研究. 激光技术, 2002, 26(2): 117-119122.
[5]	郑晖 , 林季鹏 , 史斐 , 戴殊韬 , 江雄 , 康治军 , 翁文 , 林文雄 . 倍频过程对激光光束质量及空间分布的影响. 激光技术, 2009, 33(1): 67-70.
[6]	罗时荣 , 吕百达 , 黄鹭 . 非稳腔的远场光强分布和光束质量. 激光技术, 1999, 23(5): 281-284.
[7]	王灿召 , 李丽 , 尚卫东 , 孙建国 , 郭占斌 , 李忠华 . 正分支共焦非稳腔的脉冲固体激光器研究. 激光技术, 2013, 37(4): 441-444. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.006
[8]	张靳 , 黄磊 , 王东生 , 殷聪 , 巩马理 . 光学组合半导体激光器输出光束特性研究. 激光技术, 2007, 31(3): 228-231,241.
[9]	张建云 , 陈帆 , 马骏 , 潘少华 , 魏聪 , 王敏 , 刘戴明 . 熔融石英基片热形变及其对光束质量的影响分析. 激光技术, 2019, 43(3): 374-379. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.03.016
[10]	李蕾 , 臧景峰 . 双狭缝扫描法测量激光光束质量. 激光技术, 2015, 39(6): 845-849. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.024
[11]	吕百达 . 关于激光光束质量若干问题的分析. 激光技术, 1998, 22(1): 14-17.
[12]	王天明 , 李斌成 , 赵斌兴 , 孙启明 . 高功率激光作用下光学元件非线性热效应研究. 激光技术, 2022, 46(6): 729-735. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.06.003
[13]	周春花 , 张婷婷 , 翟爱平 , 王文杰 . 基于法布里-珀罗微腔的光微流FRET激光产生. 激光技术, 2017, 41(1): 14-18. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.01.004
[14]	艾尼江·阿塔伍拉 , 阿布都热苏力·阿不都热西提 . 基于高斯光束的飞秒激光光束质量检测技术. 激光技术, 2019, 43(6): 846-849. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.06.021
[15]	王宁 , 陆雨田 , 李晓莉 , 焦志勇 . 部分端面抽运混合腔Nd：YVO4板条激光器实验研究. 激光技术, 2008, 32(2): 125-127.
[16]	万玮华 , 郝培育 , 滕云鹏 , 李金全 , 李毅 , 郝海洋 . 端面抽运的正交直角棱镜腔激光器研究. 激光技术, 2023, 47(5): 600-605. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.05.004
[17]	杨孝敬 , 焦清局 , 王乙婷 . 光束参量积对半导体激光器光束质量的评估. 激光技术, 2018, 42(6): 859-861. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.06.025
[18]	李廷红 , 张彬 , 蔡邦维 , 李恪宇 , 马驰 . 受激旋转喇曼散射对强紫外光光束质量的影响. 激光技术, 2004, 28(6): 655-657.
[19]	张恩涛 , 季小玲 , 吕百达 . 内光路中大气吸收对远场光束质量的影响. 激光技术, 2006, 30(1): 96-98.
[20]	贺元兴 , 穆佰利 , 李建 , 李伟 . 高斯光束质量与波像差之间的关系. 激光技术, 2014, 38(6): 747-752. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.006

点击查看大图

计量

文章访问数: 4603
HTML全文浏览量: 724
PDF下载量: 203
被引次数: 0

腔内扰动对虚共焦腔模式的影响及Zernike像差拟合

张翔
蔡青

作者简介: 张翔(1976-),男,博士,副教授,主要从事激光技术、光电探测技术方面的研究及应用.E-mail:zhanghk23@yahoo.com.cn

1. 成都信息工程学院光电技术系, 成都, 610225

收稿日期: 2008-07-28
录用日期: 2008-10-15
网络出版日期: 2009-12-25

关键词:

摘要: 为实现高功率或高能激光器输出良好的光束质量和能量,分析了腔内像差扰动对非稳腔模式的影响,采用数值迭代法理论计算了腔内倾斜扰动对无源虚共焦非稳腔输出模式强度和相位分布的影响,并采用Zernike模式法对光束相位进行了像差拟合分解,得到了前35阶像差系数,通过进一步计算得到点扩散函数和环围能量曲线等,从而全面了解输出光束质量.结果表明,对小菲涅耳数虚共焦型非稳腔,腔内倾斜扰动不仅带来输出光强分布的不均匀性,且对相位分布有明显的影响,使相位中的一些高阶Zernike像差如A3,A7和A10等增大.计算结果对研究高能激光器腔内像差校正有一定参考意义.