非稳腔运转的准分子激光器
准分子激光器 技术
准分子激光器技术准分子激光器技术准分子激光器是一种利用激光技术进行眼科手术的设备。
它使用激光对角膜进行切削，从而改变其形状，以矫正视力问题。
准分子激光器技术已经成为近视、远视、散光等眼科疾病的常见治疗方法。
准分子激光器技术的原理是利用激光束对角膜进行切削。
激光束可以精确地去除角膜上的组织，从而改变其曲率，使光能够准确地聚焦到视网膜上，从而矫正视力。
这种切削过程非常精确，可以达到几微米的精度，对于不同的视力问题可以进行相应的切削。
在准分子激光手术中，首先需要对患者的眼睛进行测量和检查，确定其视力问题的类型和程度。
然后，医生会使用准分子激光器对角膜进行切削。
切削过程通常很快，只需几分钟时间。
手术后，患者需要恢复一段时间，通常几天到几周不等。
准分子激光器技术具有许多优点。
首先，它是一种非侵入性的手术，不需要进行任何切口。
这意味着手术过程中不会有出血或伤口感染的风险。
其次，准分子激光器技术可以精确地矫正视力问题，能够在眼睛表面进行微小的切削，避免了传统手术中可能出现的不对称或过度切削的问题。
然而，准分子激光器技术也有一些限制和风险。
首先，手术的效果可能因个体差异而有所不同，有些人可能无法完全摆脱眼镜或隐形眼镜的依赖。
其次，手术过程中可能会出现一些并发症，如干眼症、角膜炎等。
因此，在考虑准分子激光手术时，患者需要与医生充分沟通，了解手术的风险和效果。
近年来，随着激光技术的不断发展，准分子激光器技术也在不断改进。
新型的准分子激光器设备可以更准确地进行角膜切削，有效降低手术风险。
同时，一些新的治疗方法和术后护理措施也使患者的恢复更加快速和舒适。
准分子激光器技术是一种常见的眼科手术方法，用于矫正不同类型的视力问题。
它通过精确的激光切削角膜来改变其形状，从而使光能够准确聚焦在视网膜上，达到矫正视力的目的。
虽然该技术存在一些限制和风险，但随着技术的不断进步，准分子激光器技术将会在眼科领域继续发挥重要作用，为更多视力问题的患者提供有效的治疗方案。
球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器
图 １ 虚 共 焦 非 稳 腔 示 意 图
Ｌ＝ ｆ ～Ｉ厂 Ｉ Ｒ ／ 一Ｉ ｚ ２ ｌ ＝ － — ２ ／ ＝ ２ Ｒ 式 中： ， 分别 为 Ｍ Ｍ 焦距 。代入 相关参 数计算 ， 到 Ｌ一７ ２ １ｍｍ。谐振腔 的放大率 为 ， 的 得 ７ ．
用 球 面 角 锥 棱 镜 构 成 虚 共 焦 非 稳 腔 的 方 案 。 利用 已有 虚 共 焦 非 稳 腔 钕 玻 璃 激 光 器 ， 计 加 工 了 一 球 面 角 锥 棱 设 镜 非 稳 腔 钕 玻 璃 激 光 器 。模 拟 计算 了 两谐 振 腔输 出光 束 的 模 式 分 布 ， 后 对 两 钕 玻 璃 激 光 器 进 行 了 实 验 对 比 然 研 究 。结 果 表 明 ： 验 得 到 的模 式 分 布 与 模 拟 计 算 结 果 相 吻合 ， 面 角 锥 棱 镜 非 稳 腔 钕 玻 璃 激 光 器 与 虚 共 焦 非 实 球 稳 腔 钕 玻 璃 激 光 器 分 别 获 得 了 最 大 ２１６ ９Ｊ和 ２３ ０ ６ ７ ． ４ ． 能 量输 出 ， 者 的电 光 效 率 与 束 散 基 本 相 同 ， 别 Ｊ的 二 分
Ｍ — ｌ ／ ２ｌ ２ ， 一
非稳 腔调试 困难 ， 且对 失调 非常 敏感 ］ 。为减 少腔 镜失调 和激光 介 质 的不 均 匀性 影 响 ， 用 了各 种虚 共 焦非 采
稳腔 的变形 形式 ， 由 于结 构更 加复 杂 ， 得高 能激 光器 谐 振 腔仍 然存 在 很 多不 稳 定 因 素 ］ ］但 使 。 。采用 角 锥棱 镜（Ｃ ） Ｃ Ｐ 作为 全反射 镜构 成 的谐 振腔 稳定性 高 ， 具有 优 良的抗 失调 性 能 ， ］ 被称 为免 调试 激 光 器 ， 已在 运 动 和 强震 动等工 作环 境 中得 到 了很好 的运用 ［ 。如果将 角锥棱 镜 的底面 做成球 面 ， ｇ ］ 即球 面角锥 棱镜 （ Ｃ Ｐ 作 为谐 ＳＣ ）
TEACO2激光器同轴非稳腔光束质量
TEACO2激光器同轴非稳腔光束质量杨峰;余文峰;陈佳元;邬思明;左都罗;程祖海【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2008(32)3【摘要】TEA CO2激光器作为推进系统的理想新能源之一,在提高单脉冲能量的同时,为了保证远距离传输效率,必须对其光束质昔提出适当要求.通过漫反射法及分光束法精确测量了 1Hz 下 TEA CO2激光器在平-凹型稳定腔和改进的带有涡流管冷却系统的同轴非稳腔的光束发散角,在得到稳腔β=12.53的情况下,采用改进后的同轴非稳腔,β=3.28,且单脉冲能量损失很少.这一结果对继续研制激光推进系统中大体积高能 TEA CO2激光器是很有帮助的.【总页数】3页(P314-316)【作者】杨峰;余文峰;陈佳元;邬思明;左都罗;程祖海【作者单位】华中科技大学,武汉光电国家实验室,武汉,430074;华中科技大学,武汉光电国家实验室,武汉,430074;华中科技大学,武汉光电国家实验室,武汉,430074;华中科技大学,武汉光电国家实验室,武汉,430074;华中科技大学,武汉光电国家实验室,武汉,430074;华中科技大学,武汉光电国家实验室,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN248.2+2【相关文献】1.TEACO2非稳腔激光器远场光束质量的评价 [J], 郭汝海;张合勇;王挺峰2.TEA CO2激光器涡流管同轴非稳腔光束质量 [J], 陈佳元;余文峰;杨峰;邬思明;左都罗;程祖海3.连续波HF(DF)化学激光器采用非稳腔的光束质量测量 [J], 黄瑞平;孙以珠;桑凤亭;袁启年;庄琦4.内腔式虚共焦非稳腔光参量振荡器激光器的光束质量检测 [J], 李刚;毛少娟;张雏;李莉;王元铂5.高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究 [J], 岱钦;张善春;杨帆;宁日波;李业秋;乌日娜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
准分子激光器的原理与性能研究
准分子激光器的原理与性能研究激光技术作为一种高度聚焦的光学技术，广泛应用于医疗、通信、材料加工等领域。
其中，准分子激光器作为一种重要的激光器类型，具有其独特的原理和性能，受到了广泛关注和研究。
准分子激光器的原理基于光放大原理和受激辐射原理。
首先，通过外部能量激发，使得活性气体中的电子跃迁至高能级，形成激发态。
然后，当一个光子经过激发态的原子时，会引起受激辐射，激发态的原子会向低能级跃迁，并释放出与入射光子相同频率和相位的光子，从而实现光的放大。
最后，通过光反射和光反射，使得光在谐振腔中多次来回反射，从而形成一束高度聚焦的激光束。
准分子激光器的性能主要包括输出功率、波长稳定性、光束质量和脉冲宽度等。
首先，输出功率是衡量激光器性能的重要指标之一。
准分子激光器通过增益介质中的光放大，使得输出功率大大增加。
其次，波长稳定性是指激光器输出的光波长在一定时间内的稳定性。
准分子激光器通过控制激光器的谐振腔长度和温度等参数，可以实现波长的稳定输出。
再次，光束质量是指激光器输出的光束的空间分布和光束的聚焦性能。
准分子激光器通过优化激光器的谐振腔结构和抽运光源等，可以实现高质量的光束输出。
最后，脉冲宽度是指激光器输出的脉冲的时间宽度。
准分子激光器通过控制激光器的脉冲宽度，可以实现不同应用场景下的需求。
准分子激光器的研究主要集中在两个方面：原理研究和性能优化。
原理研究主要包括激光器的光放大机制、受激辐射机制和谐振腔结构等。
通过对准分子激光器的原理进行深入研究，可以更好地理解激光器的工作原理，为性能优化提供理论基础。
性能优化主要包括谐振腔结构优化、抽运光源选择和激光器工作参数优化等。
通过优化准分子激光器的性能，可以实现更高的输出功率、更好的波长稳定性、更高的光束质量和更短的脉冲宽度。
准分子激光器在医疗、通信和材料加工等领域有着广泛的应用。
在医疗领域，准分子激光器被用于眼科手术中的角膜切割和白内障手术等。
在通信领域，准分子激光器被用于光纤通信中的信号传输和光纤放大等。
新型非稳腔Yb：YAG 400W平面波导激光器
采用定制 的像 差修正激 光切割相位 片 ，修 正二极管 指 向误差 和快轴准直误 差 。另外 ，这种相位 修正 片 可 以改变 光束 以修正 圆柱会 聚透镜 的像差 。如 图 ２
为宽 １ ｌ ２ｆ ｉ ｍ，长 １ ３ｍｍ，高 ２ ５ｍ ． ｍ。两个端面进行 １ 光学抛 光 ，并 为激光谐振腔耦合镀有 １０ ０ｎ－的增 ３ ｎ １ 透膜 。两个侧 面进行刻槽 和抛光 ，并 为二极管 侧面 泵浦镀 有 ９０ｎ ４ ｍ的增透膜 。平面波导安装在两个铜
，
图 ２ 完 整 的二 极 管 激 光 叠 阵 ，包 括 像 差 修 正 相位 片 、 圆 柱会 聚 透镜 和 镀 金慢 轴 反射 镜 。
前用在 Ｎ ：Ａ ｄ Ｇ上 的面泵浦方式 。为了得到必要 的泵 Ｙ
竞 争 ，极 大 地 限制 了提 取 的输 出功 率 。采 用 Ｚ ｍ ｘ ｅ ａ
光 线追迹 软件对平 面波导 进行建模 ，并进 行 了模 拟
浦强度 。需要采用 定制 的成像系 统与单 程多靶 条二
极管 ，增加入射泵 浦强度至接近 Ｙ ：Ａ ｂ Ｇ透 明阈值 的 Ｙ ｌ倍。 ０ 对 于低损耗 的平 面波导激光 谐振腔 。必须要 有
ＷＷＷ． ｍｅ ｎ ｏ ｃ ｍ ｏ ｉ ｆ ．ｏ Ｆｅ ． ２ １ ｂ ０ １
第２卷 ８
第２ 期 Biblioteka Ｖｏ１ Ｎｏ２ ． ２８ ．
２ 边 泵浦 的 Ｙ ：ＡＧ 激光 设置 ｂ Ｙ
．
本工作 中的平面波导包含 １０ｚ ５／ ｍ厚 的 Ｙ ：Ａ ｂＹ Ｇ
２ ％掺 杂的棒芯 ，被 两个 １ｍＴ厚 的蓝 宝石夹持 ，通 ｌ ｌ 过 Ｏ ｙ ｐｉ 公司进行键合 。整个板条 波导的尺寸 ｎｘＯ ｔ ｓ ｃ
受 激辐射 。每条光 线均进 行追迹直 到它们 从棒 芯耦
大功率TEA CO 2 非稳腔激光器的远场传输特性
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文章编号摇 员远苑源鄄圆怨员缘渊圆园员圆冤园远鄄园远苑员鄄园远
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第 缘 卷摇
猿摇 远场光束传输特性的测量与分析
猿援 员摇 实验方案 目前对于激光远场光束光强分布的测量袁通
常利用 悦悦阅 相机对漫反射板进行拍照袁采用图像 处理的方法得到激光光场的分布情况遥 但此种方 法只可以测量光场的相对分布袁无法得到绝对的 光强分布遥 本文提出的实验方案解决了这个问 题袁完成了激光远场绝对光强分布特性的测量遥
鄢悦燥则则藻泽责燥灶凿蚤灶早 葬怎贼澡燥则袁 耘鄄皂葬蚤造院澡蚤贼早则澡岳 员远猿援 糟燥皂
粤遭泽贼则葬糟贼院 粤 灶藻憎 皂藻贼澡燥凿 糟燥皂遭蚤灶蚤灶早 则藻造葬贼蚤增藻 皂藻葬泽怎则藻皂藻灶贼 葬灶凿 葬遭泽燥造怎贼藻 皂藻葬泽怎则藻皂藻灶贼 蚤泽 责则燥责燥泽藻凿 贼燥 皂藻葬泽怎则藻 贼澡藻 贼则葬灶泽皂蚤贼贼葬灶糟藻 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣 枣葬则鄄枣蚤藻造凿 遭藻葬皂 择怎葬造蚤贼赠 燥枣 栽耘粤 悦韵圆 造葬泽藻则泽袁 葬灶凿 贼澡藻 蚤灶贼藻灶泽蚤贼赠 凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶 枣燥则 葬 圆 噪宰 责怎造泽藻凿 栽耘粤 悦韵圆 造葬泽藻则 蚤灶 贼澡藻 凿蚤泽贼葬灶糟藻 燥枣 缘园园 皂 蚤泽 燥遭贼葬蚤灶藻凿援 栽澡藻 皂藻葬泽怎则藻皂藻灶贼 则藻泽怎造贼泽 葬则藻 凿蚤泽糟怎泽泽藻凿 葬灶凿 葬灶葬造赠扎藻凿援 栽澡藻 藻曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造 则藻泽怎造贼泽 泽澡燥憎 贼澡葬贼 贼澡藻 皂藻葬泽怎则藻皂藻灶贼 蚤泽 糟燥灶增藻灶蚤藻灶贼 葬灶凿 责则藻糟蚤泽藻袁 葬灶凿 贼澡藻 蚤灶枣造怎藻灶糟藻 燥枣 葬贼皂燥泽责澡藻则蚤糟 贼怎则遭怎造藻灶糟藻 蚤泽 葬造泽燥 贼葬噪藻灶 蚤灶贼燥 糟燥灶泽蚤凿藻则葬贼蚤燥灶援 云造葬贼 贼燥责袁 枣则葬早皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 葬灶凿 枣怎则贼澡藻则皂燥则藻 泽蚤凿藻 造燥遭藻 葬责鄄 责藻葬则 蚤灶 贼澡藻 蚤灶贼藻灶泽蚤贼赠 凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶援 酝藻葬泽怎则藻凿 遭赠 贼澡蚤泽 皂藻贼澡燥凿袁 贼澡藻 贼则葬灶泽皂蚤泽泽蚤燥灶 则葬贼藻 燥枣 葬贼皂燥泽责澡藻则藻 蚤泽 愿员郾 缘豫 袁 贼澡藻
高功率TEA CO2激光器非稳腔实验研究
中图分类号： ＴＮ２ ５ 文 献 标 志 码 ： Ａ ｄ ｉ１ ． ７ ８ ＨＰＬＰ ２ １ ２ １ ． ４ ８ ｏ：０ ３ ８ ／ Ｂ ０ ０２ ０ ２ ７
外 ， 突 出优 点在 于可 获 得平 面 波 输 出 。其 传 播 原理 其
是： 由焦点发 出的轴 球 面波 行进 到 凹面 全反 镜 反射 后
图 １ 正 分 支 虚 共 焦 型非 稳 腔 结 构 组 成
成 为平行 于光轴 的平 面波 ， 平面波 行进 到凸面全 反镜 被反射后 ， 该 又成 为相 当于 由焦点发 出 的球 面波 。
式发展 ＿ ； 工业加 工 中 ， 以聚 焦产 生更 小 的光 斑 ， 幅提 高效 率 。在此 ， 文 报道 了高 功率 条 件 下 ， 冲 ８ 在 可 大 本 脉
Ｃ 激光 器应用非 稳腔 提高光 束质量 的实验 研究 。 ｏ ．
１ 非 稳腔 设 计
１ １ 非 稳 腔 结 构 方 案 ．
摘 要 ： 为 了 提 高 光束 质 量 、 缩 光 束 发 散 角 ， 用 现 有 高 功 率 稳 定 腔 Ｔ Ａ Ｃ ｚ 光 器 进 行 了 非 稳 谐 压 利 Ｅ Ｏ 激 振 腔 的 技术 改 造 及 激 光 输 出 试 验 ， 稳 谐 振 腔采 用 正 分 支 虚 共 焦 型 非 稳 腔 方 案 。为 充 分 研 究 谐 振 腔 结 构 参 数 非
第２ ２卷第 １ ０期
２１ ０ ０年 １ ０月
强 激 光 与 粒 子 束
准分子激光器技术
准分子激光器是一种特殊类型的激光器，其工作物质是准分子。
准分子是一类具有特定能级结构的气体分子，其电子激发状态可以长时间保持稳定，因此是产生激光的理想物质。
准分子激光器的主要原理是：当受激态准分子的不稳定分子键断裂而离解成基态原子时，受激态的能量以激光辐射的形式放出。
这类激光器可以覆盖从深紫外126 nm到可见波段约670 nm的波长范围，但常用的准分子激光波长主要处于紫外波段。
准分子激光器通常采用高压快放电的方式进行激励，其结构主要包括：整机控制系统、激励源、放电腔、谐振腔、水电气辅助系统。
光刻用准分子激光器还可能包括线宽压窄模块、脉冲展宽模块等。
由于准分子激光器具有量子效率高、光束质量好、可调谐性强等特点，因此被广泛应用于光刻、医疗、科研等领域。
准分子激光器讲解
准分子激光器
1. 教学目的
使学生理解什么是准分子激光器。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 学习内容
准分子不是稳定的分子，是在激光混合气体受到外来能 量的激发，所引起的一系列物理及化学反响中曾经形成但转 瞬即逝的分子，其寿命仅为几十毫微秒，准分子激光是一种 脉冲激光，因谐振腔内充入不同的稀有气体和卤素气体的混 合物，而有不同波长的激光产生。大部份波长范围为157－ 353nm。
准分子激光器的特点
准分子的能级结构
Ø能级构造有明显的特点。如左 图所示，A表示较高激发态，B 表示激光上能级，C表示基态。 Ø由于基态寿命很短，即使是超 短脉冲情况下，基态也可认为 是空的，因此准分子体系对产 生短脉冲特别有利。
准分子激光器的特点
准分子的能级结构
Ø激光下能级是基态，根本上没有 无辐射损耗。因此数量反转效率 很高，这是准分子激光器可能到 达高效率的主要原因。 Ø由于激光下能级的离子迅速离解， 因此拉长脉宽和高重复率工作都 没有困难。 Ø 由于准分子的荧光光谱为一连 续带，故可做成频率可调谐器件。
4. 作业考虑题
①什么是准分子？ ②准分子激光器是几能级系统？
Thank You ! 不尽之处，恳请指正！
结语
谢谢大家！
准分子激光器的泵浦方式
Ø电子束泵浦:①横向泵浦 ②纵向泵浦 ③同轴电子束泵浦 Ø快速放电泵浦: 快速放电泵浦方式多采用所谓布鲁姆莱 (Blumlein)电路
准分子激光器输出波长
3. 小结
(1)准分子不是稳定的分子，其寿命仅为几十毫微秒。 (2)激光下能级是基态，根本上没有无辐射损耗。因 此数量反转效率很高，这是准分子激光器可能到达 高效率的主要原因。
非稳腔大功率绿光激光器的研究
非稳腔大功率绿光激光器的研究欧天有;张宁;庞庆生;李港【摘要】In order to improve its laser beam quality, obtain collimated laser beam and provide an excellent high-power green laser source to pump Ti:sapphire, a diode-side-pumped acoustic-optic Q-switched intra-cavity frequency doubling Nd:YAG laser was studied. In the experiment, a convex-plane unstable resonator was adopted assuming the convex mirrors and gain medium thermal lens as a telescope system. Experimental results show that a convex-plane unstable resonator has lager mode volume and better stability. Using a second type phase-matchedKTP( KTiOPO4) for intra-cavity frequency doubling, with 200W pump power, 42W green laser was output with 109ns pulse width, 9. 3kHz pulse repetition frequency, less than 2mrad divergent angle, 21% optical-optical conversion efficiency and instability less than 2% during 24h work. It is proven that an effective output of green laser can be achieved with an unstable resonator and side pump module.%为了提高激光的光束质量和提供准直的平行光束,为抽运钛宝石提供优良的大功率的绿光抽运源,对激光二极管侧面抽运Nd∶YAG声光调Q腔内倍频固体激光器进行了研究.实验中采用凸平直线非稳腔,将凸面镜和增益介质热透镜效应等效为望远镜系统进行分析.由实验可知,凸平非稳腔具有较大模体积、良好的稳定性等优点;利用二类相位匹配的磷酸钛氧钾晶体进行腔内倍频,当抽运功率为200W时,获得脉宽109ns、重复频率9.3kHz、发散角小于2mrad 的42W绿光输出,光光转换效率达到21％,24h长时间的工作,不稳定性小于2％.结果表明,利用非稳腔腔型,在侧面抽运的模块中可以实现高效的大功率绿光输出.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2012(036)001【总页数】4页(P87-89,137)【关键词】激光器;非稳腔;绿光激光器;平凸谐振腔【作者】欧天有;张宁;庞庆生;李港【作者单位】中国人民解放军61711部队,喀什844000;中国人民解放军61711部队,喀什844000;北京工业大学激光工程研究院,北京100022;北京工业大学激光工程研究院,北京100022【正文语种】中文【中图分类】TN248.1Key words:lasers; unstable cavity; green laser; convex-plane resonator在大功率全固态激光器领域，多数人利用稳定腔的结构来研究大功率激光器，却忽视了非稳腔具有模式好、模体积大等优点。
一种非稳腔激光器光瞳位置提取方法
一种非稳腔激光器光瞳位置提取方法激光器光瞳位置提取是激光器设计中的一个重要问题。
本文提出了一种针对非稳腔激光器的光瞳位置提取方法，该方法基于模场分布的测量和计算，可以精确地确定激光器的光瞳位置，为激光器的优化设计提供了重要的参考。
下面是本店铺为大家精心编写的2篇《一种非稳腔激光器光瞳位置提取方法》，供大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
《一种非稳腔激光器光瞳位置提取方法》篇1引言激光器光瞳位置提取是激光器设计中的一个重要问题。
光瞳位置的准确确定对于激光器的优化设计至关重要。
目前，关于激光器光瞳位置提取的方法有很多，但是这些方法大多数都是基于稳腔激光器的，对于非稳腔激光器的光瞳位置提取方法研究还比较少。
本文提出了一种针对非稳腔激光器的光瞳位置提取方法，该方法基于模场分布的测量和计算，可以精确地确定激光器的光瞳位置。
方法本文提出的光瞳位置提取方法主要包括以下步骤:1. 测量激光器的输出光束模场分布。
使用干涉仪对激光器的输出光束进行测量，得到光束的模场分布。
2. 计算激光器的传输矩阵。
根据测量得到的模场分布，计算激光器的传输矩阵。
传输矩阵是一个描述激光器传输特性的矩阵，它包含了激光器传输过程中光场的信息。
3. 计算激光器的光瞳位置。
利用传输矩阵和激光器的输出光束参数，计算激光器的光瞳位置。
光瞳位置是指激光器输出光束的最小截面积位置，它与激光器的传输特性密切相关。
4. 优化激光器的光瞳位置。
根据计算得到的光瞳位置，对激光器的设计进行优化，使得激光器的光瞳位置达到最佳。
实验结果本文的实验使用了一台非稳腔激光器，测量了其输出光束的模场分布，并计算了其传输矩阵和光瞳位置。
实验结果表明，使用本文提出的方法，可以精确地确定非稳腔激光器的光瞳位置。
同时，对激光器的设计进行优化，可以使得激光器的光瞳位置达到最佳，从而提高激光器的性能。
结论本文提出了一种针对非稳腔激光器的光瞳位置提取方法，该方法基于模场分布的测量和计算，可以精确地确定激光器的光瞳位置。
华科激光原理第讲非稳定腔几何光学分析方法
14.1 非稳定腔的一般特点与种类
大的可控模体积； 可控的衍射耦合输出； 容易鉴别和控制横模； 易于得到单端输出和准直的平行光束；
非稳定腔的特点
非稳腔指的是满足条件g1g2>1或g1g2<0的光腔，“非稳”指的是按照几何光学观点的损耗较大，而不是不能形成稳定的激光输出。
非稳腔的种类
平凹腔
双凹腔构成的非稳腔中有一种特殊的腔，两个反射镜实焦点在腔内重合，满足条件：
双凹腔
构成望远 镜系统，Байду номын сангаас称为负支 望远镜腔
14.1 非稳定腔的一般特点与种类
凹凸腔
凹凸腔构成的非稳腔中有一种特殊的腔，凹面镜的实焦点和凸面镜的虚焦点重合，它满足条件g1g2>1。 被称为正支望远镜腔；
14.2 非稳腔的几何自再现波型
14.2 非稳腔的几何自再现波型
D、凹凸非稳腔 R1<L，一个共轭像点在腔内，另一个在腔外； P1对应一个发散和会聚交替进行的球面波； P2对应一个发散的球面波； R1/2+R2/2=L，构成正支望远镜腔，此时有l1→∞,l2=|R2|/2; 一个共轭像点P1在无穷远，另一个在公共虚焦点P2； 对应的自再现波型为一个平面波和发散球面波；
双凸腔轴线上的共轭像点
对非稳腔成像性质的深入分析表明，任何非稳腔的轴线上都存在着一对共轭像点P1和P2。
01
所谓共轭，指的是P1点通过M2反射成像在P2点，而P2点通过M1的反射又成像在P1点，P1P2两点互为两个镜面的共轭像点。
02
此时称P1P2满足成像的自洽条件，对P1点，光线往返一次仍可回到P1点，P2点亦然。
表明P1-和P2+重合， P1+和P2-重合， 即仅有一对共轭像点
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电极 外形 的影响 ，准分 子激 光光斑 为矩 形， 更增加 了聚焦的难度 。 因而 在 很多 准分子 激光 应 用中 （ 如非 线性光 学、 激光 医学、 激光 加工等 ） 常 无法获 得所 需要 的功 率密度 。为 改善光束 常
方 向性 ， 通常 采用非 稳腔 结构 的谐 振腔 “ ”。
参
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Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ
ＲＩ ２ Ｒ ２ ９ ８ ＝ Ｌ 一 ＝ ０ ｍｍ
输 出镜 中央镀 圆形 全 反介质膜 ， 其半径
ａ ＝ ｌ ｌＲ ｌ ２ ｍｍ Ｒ ／ ａ ＝３ ４ Ｌ
考虑 到 电极几 何截 面对 谐振 腔 的影响 ，实 际取ａ＝２ ５ ｍ。 ．ｒ ａ
为 了得到圆形 的输 出光斑 ，便 于聚 焦，在 非稳 谐振 腔中安 置 了一个 圆孔光 阑，光 阑的直 径 必须 小于 放 电 电极 的宽 度 ，即至少 小 于２ ｍｒ ０ ａ。根 据 需要，我 们取 光 阑的直径 为 １ ｒｍ 左 ０ ａ
效 缩短 。 因此我们 将谐 振腔 设计成 外腔 式的正 支望 远镜 型非稳 腔。原 全反 镜 固定不变 ，Ｒ ＝ ： ４ ０ｍｍ￣全 反镜 有效 通光孔径 ｄ－３ ｍｍ 用 布儒斯 特窗代 替 平面镜 密封器 件 ，同 时消除子 ００ ０ ｊ － 腔 效应 。取 非稳腔长 Ｌ ＝ｉ４ｍｍ。此 时 得到输 出镜 曲率半径 ｔ ５６
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（ ］Ｕ．Ｆ ｌｍａ 。 Ｉ ｅ ｄ ｎ （ ）Ｕ．Ｆ ｜ｍ ｎ ５ ｅ ａ， ｄ
ａ ． ．Ａ ｐ ．Ｐｈ ｓ ， ４５ （ ９ ３ Ｉ２ ８ １ ，Ｊ ｐ １ ｙ ． （ ） Ｉ８ ） ． ． ．Ｊ ．Ｐ ， ． Ｏ９ 【 ９ ４ ．２ ７ ．Ｓ （ ） Ｉ８ ） ５ ４
正 支和 负支望远 镜型 最 有利于 改善 光束方 向性 。 负支望 远镜 型非 稳腔 内存在 焦点 ， 是双 凹型 ， 腔 镜 的曲率半 径 满足 ： Ｒｌ２ ２２ ／ ＋Ｒ ／ ＝Ｌ，且ｇｇ ＜０。 】￡ （） １ （） ２
正支望远 镜型 非稳 腔， 公共焦 点在 腔外 ，是 凸凹型 ，腔镜 曲率 半径满 足 ｔ
稳定 腔 由于 损 耗低 ，常导致 多模 运 转，光束质 量 比较差 。而 非稳腔 存在 固有光 线发散损
耗 ，只 有近 轴光 线才能在 腔 内径 多 次往 返形成激 光振 荡 。因而非 稳腔 的 高损 耗决定 了它 的几
个 独特 的优点 ：能 提供能 量适于 均 匀分布 的模体积 ；横 模 鉴别能力 强ｊ 可获 得近衍 射极 限的 高质 量单模光 束， 易于耦 合输 出。 非稳 腔的结构 很 多 ，有双 凸腔 、 平 凸腔、双 凹腔、 平 凹腔和 凸凹腔。在 众多 类型 中， 以
实 测，光 束 发散角为 ５ ９ ｘ０ ７ ｍｒ ｄ ．７ ．８ ａ 。
我 们将 这台准 分子 激 光器改装 成 非稳腔型 器 件 。考虑到 负 支望远 镜型腔 内存 在 焦点 ，激
光 不能 充满 介质， 利用 率 较低｝ 且正 支望远镜 型 公共 焦点在 腔外 ，可 使激 光器 的几 何尺 寸有
Ｃ
Ｓ ｉｈ￣ ｈｓｅ ａ
＾ ｓｒ ｃ ｂ ｔａ ｔ
Ｕｓ ｎ ｔ ｅ ｍ ｏ ｅ ｆ ｅ ｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｕｍｐ ｎ ｆ ｙ ａ ｅ ， ｗｅ ｃ ｌ ｕｌ ｔ ｎ ｎａｙｓ ｒ — ｉｇ ｈ ｄ ｉｏ ｒ ｃ ｍｂ ｎ ｔｏ ｐ ｉ ｇ Ｘ－ ａ ｌ ｓ ｒ ａｃ ａ ｅ ａ ｄ ａ ｌ ｅ ｅ
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⑤
非稳腔运转 的准分子激光器
・
一
、
所
设计 了一正支望远镜型非稳腔 准分子激光 器， 与稳定腔相 比， 非稳腔激光的 发散角垂直方向缩
小了五倍，水平方 向缩小 了十倍 。
准分子 激光 的运 转脉宽 通常 为ｌ 一 ２ ｎ ， 当谐 振腔 长为 ｌＯ ｍ 时， 光子在 腔 中仅往返 二 Ｏ ５ｓ Ｏｃ 至三次。这 样 以稳 定腔运 转的 准分 子激光 器 发散 角高达２ ４ ａ 。 且在 快 放 电装 置 中受主 ￣ ｍｒ ｄ 而
式 中： ｇ 一Ｌ Ｒ 激光 介质 单程 增益系数 ’Ｉ激 光介质 长度 ｝ 一 激 光 波长， ＝Ｒ ／。 ＝１ ／ ， ：２
我 们有 一台稳 定腔 的 准分子 激光器 ， 电极 采用 Ｒ ｇ ｗｓ ｙ 型 ，有效放 电区 长６ ０ ｍ， 主 ｏｏ ｋ 面 ｒ ０ａ
宽 ３ ｒｍ，极 间￣ Ｚ ｍｍ 谐 振腔 为 平 凹腔 ，全 反镜 曲率半 径Ｒ ＝４ ０ｒｍ，石英 基 底镀 介质 ０ ａ Ｅ０ ００ ａ 全 反膜 。输 出镜为 不镀 膜 的石英 平面 镜。 激光 谐振腔 长ｉ ０ｍｍ。 当充入工 作 气体 ＨＣ ：Ｘｅ Ｏ０ Ｉ ： ＝２ｏ ｔ２ｔｒ：ａｍ时， 可得到 单脉 冲能量 为２ ０ 的３ ８ｍＸｅ 激光输 出 。用光斑 法 Ａｒ ｔｒ ：０ｏ ｔｌｔ ５ ｍＪ ０ｎ Ｃｌ
非 稳腔器 件 的输 出特 性 曲线 与稳定 腔相 比较 ，激光 输出能 量下 降５ 晒，发 散角垂 直方 向 减 ４
小了五倍 ，水 平方 向 减小 了十 倍 。
该非 稳腔 准分子 激光器在 我 们 的准分子 激光 心血管 消融术 的离 体实 验 中 以及 准分 子激光 农 业育 种 中发挥 了重要 的作 用。
（ ） Ｃ． Ｐ ｐ ｖｃ ，时 ． 卫 仃 ｄ １ ｅ． ｏ ｏ ｌｓ ． Ｉ
。 Ｌａ ｏ ｏ ｏ ｙ ＲＡＬ－ ７ ０ １ ｂ ￣￣ ｖ ｔ ８ － ４
Ｅｌｏｒ ｎ Ｄｅ ｓ ｙ Ｄｉ ｒ ｕｉｎ ｉ ５ ， ３ ｅ ｔｏ ｉ ￣ ｎｉ ｓ ｉ ｔ ｎ ｐ ｓ ｔ ｔｂ ｏ
右。 以加 光 阑的方法 改善 激 光束的质 量， 实际上 是 以牺牲 输出能量 为 代价 的。在 我 们的实 验 条件 下， 加 了光阑的非 稳腔 比不加光 阑 的稳定腔 输 出能量 损耗大 于５ 。 ０
图ｌ 出Ｘｅ １ 示 Ｃ 准分 子激 光器的非 稳腔 几何 图形。
图１ 非稳腔 准分子激光器示意图
ｂ ｙ ｎ ｔ ｅ ｔ ｉ ａ ｇｅ ｏ ａ ｍａ ｄ ｎ ｉ ３． ｅ ｏ ｄ ｈｅ ｃ ｒ ｓ ｎ ｒ ｎ ｆ ｐｌ ｓ ｅ ｓ ｔｒ
（ 接 第２ 页） 上 ８
Ａ ｘ ｉ ｒ Ｌ ｓ ｒ Ｏｐ ｒ ｔ ｇ ｏ ｎ ｔ ｂｅ Ｒ ｓ ｎ ｔ ｒ ｎ Ｅ ｃｍｅ ａ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ Ｕ ｓａ ｌ ｅ ｏ ａ ｏ ｎ Ｚ ａ ｈ ｎｈｎ ｈｏＺ ｅ ｓ￣ ｇ
Ｒ／ １２＋Ｒ２２ ／ ＝Ｌ，且ｇｇ＞ｌ 。 ｌ２
设计非稳腔时，通常给出腔长Ｌ ，全反镜有效孔径如 ，曲率半径 来确定输出耦台镜曲
率半径 Ｒ， 金 反射 半径ａ 从 （） 和镀 １式和 （） ２ 式可得 。
Ｒ】 ２ —Ｒ２ ＝ Ｌ （ ３）
为获 得激 活介 质摄 高利用 率，ａ应满 足・ ， － ＝ａ／ ｌ ：Ｍ，其 中ａ ＝ｄ／ ， ２ ±２
Ｌｅ ｅ ｏ —ｉ ｅ Ｃｕ ｖ Ｉ ｆ Ｎｅ ｌ ｋ
Ｆ。 Ｘ妇 “ Ｚ舰 ＝ 船 矗
ｙ“ Ｗ ｅ ｌ
（ ｈ ｎ ｈ ｉ Ｉ ｓｉｕ ￣ ｏ ｔ ｓ ｎ ｉ ｅ Ｍｅ ｈ ｎ ｅ ） Ｓ ａ ｇ ａ ｎ ｔ ｔ ｆ Ｏｐ ｉ ｄ Ｆ ｎ ｅ ｎ ｉ ｓ ｔ ｃ
（） ４
Ｍ为 非稳腔 的放 大 率
Ｍ＝ ｌ ２Ｒ １ Ｒ／
（ ） ５
为 了获得近衍 射极 限的激光发 散度 ，按 下式选 取 Ｍ值・
Ｍ 音 ≥
收藉 日期 １ ８ 年 ９ ９ ９８ 月 扫 ●华 中工 学 院几 七 投 毕 业 生
－
（） ６
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ｌ ｔｏ ｓ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｐ ｐ ｌ ｔｏ ￣ ｅ ｓｏ ， ｇ ｉ ｆ ｘ ｒ ｙ ｌ ｓ ｒ ｉ — ｌ ｅ Ｃ ｎ ａ ａ ｔ ｒ ａ ｌｎ ｂ ｐ ｂ ｔ ｅ ｏ ｕ ａ ｉｎ ｉ ｖ ｒ ｌ ｎ ａ ｎ ｏ — ａ ａ ｅ ｎ Ｎｅ ｌ ｎ ａ ｄ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｋ
ｏ ａ ｍａ ｒ ｍ ｆ ｕ 一 ｅ ｅ ｅ ｅ ｇ ａｔ ｅ ｕ ｉｎｓ ｆ ｐｌｓ ｆ ｏ ｏ ＊ ｌｖ ｌ ｎ ｒ ｙ ｒ ｅ ｑ ａｔｏ ． Ｔｈ ｔ ｏ ｅ ｉａｌｒ ｓ ｔ ｈ ｅ ｈｅ ｒ ｔ ｃ ｅ ｕｌｓ ｓ ｏｗｓ ｈ ｏｔ ｔ ａｔ ｂ ｈ
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