MatLaser激光谐振腔设计

1、MatLaserMatLaser激光谐振腔设计激光谐振腔设计作者简介n本科：长春理工大学（原长春光学精密机械学院），光信息科学与技术专业，理学学士。n硕士：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，光学工程专业，工学硕士。n博士：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，光学专业，理学博士。MatLaser激光谐振腔设计零、引言（第一讲）n软件英文名称：MatLaser=MatrixLasern软件中文名称：魅特激光n软件开发初衷：在硕士博士期间进行激光器设计，重复编写谐振腔分析代码，考虑能否像传统的光学软件如Zemax等进行一般的设计。MatLaser激光谐振腔设计零、引言n谐振腔设计的重要性：

2、功率、光束质量、稳定性等n光学软件：Zemax, CodeV, OSLOn国内外的激光谐振腔设计软件nGLAD, LasCAD, ASLD, WinLase, PPlus, Simca, RP-Photonics, CavitynMatLaser, Laser Designern软件编写参考资料：MatLaser说明书 P132n软件编写方法：提出问题、解决问题思路。MatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言n视频制作思路：基本理论、软件操作、文献实例相结合。n实现的效果：在电脑上进行激光谐振腔的调试实验。n软件功能演示：MatLaser说明书P5MatLaser激光谐振腔设计Ma

3、tlaser软件功能演示MatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言如何开始设计第一台激光器（第二讲）n对象：刚刚学习激光原理的大三、大四的学生，或是激光器的初学者。n方法：基本理论、参考文献、MatLaser软件仿真三者结合。n谐振腔所求参数及其应用疑问n？腔镜处的光斑半径和等相位面曲率半径（实际中使用？）；n？束腰半径（核心量）、位置和瑞利长度；n？腔内任意处的光斑半径；n？发散角（实测）等。n激光光学P282 P114MatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言模式匹配M1M2LDTEM00M2LDTEM00M1MatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言模

4、式匹配文献n1 Paolo Laporta, Marcello Brussard. Design criteria for mode size optimization in diode-pumped solid-state lasers. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1991, 27(10): 2319-2326n2 J.Frauchiger, Peter Albers, Heinz P. Weber. Modeling of Thermal lensing and higher order ring mode oscillation in en

5、d-pumped CW Nd:YAG laser. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1992, 28(4): 1046-1056n3 Yung-Fu Chen. Pump-to-mode size ratio dependence of thermal loading in diode-end-pumped solid-state lasers. J.Opt.Soc.Am. B, 2000, 17(11): 1835-1840MatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言模式匹配结论n从充分利用泵浦能量的角度要求泵浦光模和腔模在工作物质内匹配，

6、低功率时腔模半径略大于泵浦光模半径1.wL/wp=1.1-1.2n高泵浦功率由于高级球差，与低泵浦功率的情况相反，腔模半径应略小于泵浦光模半径2,3 。wL/wp=0.6-0.9n两者具体的比值关系通过理论设计，在实验中加以验证选择。 PumpLaserPumpLaserMatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言n初始结构的查找。n文献 Efficient fibre-coupled laser diode end-pumped NYAB lasernMatLaser软件操作：对两镜腔要有深入的理解。n各个参数平衡匹配：给定泵浦光斑半径、激光器机械尺寸限制等因素选择腔长选择腔镜的曲

7、率半径选择倍频晶体的位置等。MatLaser激光谐振腔设计Matlaser一、MatLaser软件的基本操作（第三讲）n懂得专业知识情况下的操作跟Windwows软件没有区别nMatLaser说明书 P41实例nMatLaser说明书P34基本原理n激光光学P282光学谐振腔理论入射、出射光束符号参数说明n激光光学P490相对失调灵敏度nLasers P796复ABCD理论n激光谐振腔和光束传输的分析与设计. 激光与光电子学进展, 2011, 48(8): 81402 n固体激光工程P192的腔内光束分布图形绘制MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第四讲、基于元件和面的分析nMatL

8、aser说明书 P61实例nA linearly polarized continuous-wave 1357-nm Nd:YAG lasern平凹基频光谐振腔分析nDiode-end-pumped room temperature Tm,HoYLF lasersMatLaser激光谐振腔设计Matlaser简单扩展n工作物质两面直接镀膜的谐振腔分析nEfficient, frequency-stable laser-diode-pumped Nd:YAG laserMatLaser激光谐振腔设计Matlaser简单扩展n工作物质放在腔内的平凹腔、平平腔、双凹腔、凸凹腔、凸凹热透镜腔nSing

9、le-axial mode, intracavity doubled Nd:YAG lasern凹凸谐振腔固体激光工程P206MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第四讲补充n工作物质两面直接镀膜的谐振腔分析nEfficient, frequency-stable laser-diode-pumped Nd:YAG lasern结论是使用左图进行等效，原因是写腔内往返矩阵，在腔镜处是经过凹面镜的矩阵变换。MatLaser激光谐振腔设计Matlasern凹凸谐振腔固体激光工程P206 Solid-State Lasers P181第五讲、耦合相同变量的鼠标拖动优化设计n四棒串接谐振腔分析

10、n激光光学 P389nMatLaser说明书 P71实例MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第六讲、Further slider 中一个、两个、三个件/面在固定长度内的移动n问题的由来：凹凸谐振腔限定机械长度固体激光工程P206 nMatLaser说明书 P75实例MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第七讲、折叠稳定驻波腔nMatLaser说明书P80nHighly efficient high-repetition-rate tunable all-solid-state optical parametric oscillatorn激光光学P404倾斜放置的凹面镜的焦距M

11、atLaser激光谐振腔设计Matlaser第七讲、折叠稳定驻波腔象散补偿n固体激光工程像散补偿P218 折射率P60n激光光学像散补偿P407 高斯光束P114MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第七讲、折叠稳定驻波腔实例nMulti-GHz tunable-repetition-rate mode-locked NdGdVO4 lasernAdvances in high-power diode-pumped ultraviolet lasersCoherent P5nHigh-power TEM00-mode operation of diode-pumped solid st

12、ate lasersSpectra-Physics Lasers, Inc P5MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第八讲、行波稳定腔一、环形激光器运转的特性和基本原理nLasersP551nPassively Q-Switched Single-Frequency NdYAG Ring Laser with Feedback and Phase Conjugationn固体激光工程P143MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第八讲、行波稳定腔xyzzyxABCD第八讲、行波稳定腔0 20 40 60 80 90 10012014016018000.050.10.150.2

13、0.250.30.350102000.010.020.03n=1.52n=1.82从全p分量变成全s分量再变回到全p分量过程的强度反射率第八讲、行波稳定腔二、谐振腔的分析方法n激光光学P400横模计算方法三、典型的腔结构nMatLaser说明书P84实例nHigh-power diode-bar-pumped intracavity-frequency-doubled NdYLF ring lasern端面抽运单频稳频绿光激光器nReview of cw high-power diode-pumped green lasersCoherentnTuning and stability of a

14、 singly resonant continuous-wave optical parametric oscillator close to degeneracyMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第九讲、相位共轭腔n激光光学P411nMatLaser说明书P87nMatrix Opticsn相位共轭镜MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十讲、光束传输nMatLaser说明书P90n6 MW peak power at 532 nm from passively Q-switched NdYAGCr4+YAG microchip lasernEfficient wave

15、length conversion with high-power passively Q-switched diode-pumped neodymium lasersnAdvances in high-power diode-pumped ultraviolet lasersnDiode-pumped TEM00 mode solid state lasers and their micromachining applicationsMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十一讲、非稳驻波腔n固体激光工程P251n激光光学P296nMatLaser说明书P93nLasersP877M

16、atLaser激光谐振腔设计Matlaser第十一讲、非稳驻波腔MatLaser激光谐振腔设计Matlasern固体激光工程P256第十二讲、非稳行波腔nMatLaser说明书P95nLasersP918 MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十三讲复元件“稳定”谐振腔之高斯反射镜腔nAmnon Yarv and Pochi Yeh. Confinement and Stability in Optical Resonators Employing Mirrors with Gaussian reflectivity Tapers. Optics Communications, 19

17、75,13(4): 370-374nMatLaser说明书 P98n固体激光工程P257MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十四讲、图形设计之两镜腔nMatLaser说明书 P102MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十五讲图形设计之大基模高对准稳定谐振腔nMatLaser说明书 P104nResonators for solid-state lasers with large-volume fundamental mode and high alignment stabilityMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十六讲稳定驻波腔之TEM00模选择技术nM

18、atLaser说明书 P107n固体激光工程P199 P205MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十七讲、稳定驻波腔之望远镜腔nMatLaser说明书 P114n激光光学P48n固体激光工程P215nTelescopic resonators for large-volume TEM00 - mode operationMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十八讲、光束传输之模式匹配nMatLaser说明书 P118n激光光学P145n50% frequency doubling efficiency of 1.2-W cw Tisapphire laser at 746 nmMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十九讲、非稳驻波腔之共焦谐振腔nMatLaser说明书 P120n激光光学P489n固体激光工程P262MatLaser激光谐振腔设计Matlaser对准灵敏度与放大倍率的关系11.522.533.544.550510152025MS=/2M/(M-1)2M/(M+1)第二十讲非稳驻波腔之高斯反射镜谐振腔nMatLaser说明书 P123n固体激光工程P257MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第二十