高功率固体激光器非稳定谐振腔设计-论文.pdf

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1、兵工自动化20l4．07·l6·OrdnanceIndustryAutomation33(7)高功率固体激光器非稳定谐振腔设计邹璐，金倩，周平，梅林，朱晶晶(1．通快(中国)有限公司激光部，北京100072；2．中国北方车辆研究所信息与控制技术部，北京l00072)摘要：针对传统稳定谐振腔在高功率时光束质量变差的问题，设计了一种高功率固体激光器非稳定谐振腔。从提高激光器输出功率和改善光束质量的角度出发，以渐变反射率镜作为输出镜来设计非稳定谐振腔。在大功率输出的情况下，对工作物质的热焦距进行测量，根据测量的结果优化大功率输出时的谐振腔具体参数，并进行

2、试验分析。结果表明：该方法能输出能量均匀的激光束，使大部分能量集中在中央，对一些工业加工领域具有重要的参考意义。关键词：非稳定谐振腔；光束质量；渐变反射率镜；热焦距中图分类号：TP302文献标志码：AUnstableResonatorDesignforHighPowerSolid．StateLaserZouLu‘，JinQian，ZhouPing，MeiLin，ZhuJingjing(1．LaserDepartmentin豫(，^PF．Beijing100072，China；2．DepartmentofInformation＆ControlTech

3、nology，ChinaNorthVehicleResearchInstitute，Beijingl00072，China)Abstract：Thetraditionalstableresonatorwasnoteasytogethighpowerandhighbeamqualityatthesametime．Tosolvethisproblem，designahigh—powersolid．statelaserunstableresonator．Thatproposedanunstableresonatorwithvariablereflecti

4、vitymirrorasoutputmirrortoimprovethebeamqualitywhenusehighpower．Thenmeasurethethermalfocallengthathighoutputpowerwhenthelaserworking．Asthemeasurevaluetooptimizetheunstableresonatorforhighpower1aseroutput．thenexperimentandanalyzedthemeasurementresults．Thosedatashowthatitcangett

5、heuniformlaser．andmostoftheenergYwasinthemiddleofthelaserbeam．Thathassignificanceforsomeindustrialareas．Keywords：unstableresonator；beamquality；variablereflectivitymirror；thermalfocallengthO引言然而传统非稳定谐振腔的基模衍射损耗比较大。因为其输出镜是中心镀全反膜，边缘镀增透膜当今时代，激光应用的许多领域都要求激光光的镜片。其输出近场光束是一个环状光斑，而远场束在高

6、功率输出的同时具有尽可能好的光束质量，产生衍射环，能量分布分散；因此，笔者设计一种以便提高其方向性、精确性和加工精度。比如激光渐变反射率镜(variablereflectivitymirror，VRM)作打孔、划片、微加工等都要求激光束具有高的聚焦为非稳定谐振腔的输出镜，可以使其输出能量均匀性能，在功率一定的情况下，使激光经过透镜聚焦的激光束，使大部分能量集中在中央【2J。在实际运后作用在单位面积上的能量密度增大，以便达到更行过程中，由于输入能量大，会不可避免地产生热好的效果。透镜效应，这样，原先的光场分布由于热透镜效应光学谐振腔是激光器的重要组成

7、部分，由输出的影响将导致光束传输发生变化。若在设计谐振腔镜和全反镜构成，选择不同的参数将直接影响激光时能有效地对其进行热补偿，则能够获得较好的光器的功率输出、光束发散角、光束质量、激光模式、束质量J。光斑大小和谐振频率。光学谐振腔主要分稳定谐振腔、介稳定谐振腔和非稳定谐振腔3大类。稳定谐l系统设计与实验振腔往往在同时获得高输出功率、高光束质量方面1．1无热透镜效应下非稳定谐振腔设计矛盾比较突出，即如果激光器功率高，往往是多模输出，光束质量差，而要获得高光束质量的激光输如图1，虚共焦非稳定谐振腔由2个曲率半径出，则限制了增益介质的激活体积，输出激光功

8、率不同的球面反射镜按虚共焦状态组成。可以看出，低。如果在高增益激光系统设计中采用非稳定谐振其两球面反射镜焦点重合，轴上的共