辐射板条高功率固体激光输出数值模拟

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高功率、高光束质量的固体激光器广泛的应用于各个领域,光泵浦过程产生的热量导致激光输出的质量下降。为了得到高功率、高质量的激光输出首要的问题就是降低热效应,降低热效应的方法很多,本课题采用工作物质为八辐射板条状结构,通过对该工作物质增益分布的分析,模拟计算激光输出,为实际研究提供理论参考。  首先,简单介绍谐振腔的基本构成和分类,分析了谐振腔的稳定性条件。给出了几种谐振腔模式的计算方法,如惠更斯-菲涅耳衍射积分、柯林斯公式、Prony法和快速傅里叶变换等,并分析各种方法适用的条件及优缺点。  其次,引入基模高斯函数相关参数,分析了相移特性和高斯光束在自由空间的传输特性。运用快速傅里叶变换算法模拟计算了无源平行平面腔和有源平行平面腔输出镜上的光场分布和激光输出的远场分布。讨论了不同形状工作物质内的增益分布,经分析知工作物质的增益分布与二极管的数目、分布方式、工作物质的吸收系数等有关。  为了得到高亮度和高质量的激光输出,设计了几种辐射板条的结构。由于辐射板条状的结构需分析和模拟了多高斯光束的并合。在相干的条件下,模拟不同增益条件下激光输出的光场分布,输出镜采用变反射高斯反射镜可得到较好的光束质量和较高的亮度。进一步讨论了激光输出随工作物质中吸收系数变化而变化,得出吸收系数越小,激光输出的亮度越高,越接近高斯分布。
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