微變形鏡內(nèi)腔補(bǔ)償激光模式畸變研究.pdf

1、激光諧振腔的模式畸變是影響高功率激光器性能指標(biāo)的重要因素之一。當(dāng)模式發(fā)生畸變時(shí)，將引起模式耦合從而激發(fā)多模振蕩，使激光束的發(fā)散角大大增加，光束質(zhì)量變壞。在低功率情況下，由于腔鏡失調(diào)和激活介質(zhì)本身的缺陷以及鏡面加工精度等不可避免的靜態(tài)偏差，使得激光器的輸出模式不能很好的接近理想情況；而在高功率情況下，熱效應(yīng)引起的動(dòng)態(tài)畸變大大限制了激光器的模式穩(wěn)定性和功率穩(wěn)定性，同時(shí)也限制了激光輸出功率的進(jìn)一步提高，并且畸變會(huì)影響激光的輸出強(qiáng)度分布。

2、 本文的主要目的就是采用微變形鏡對(duì)激光腔內(nèi)的畸變進(jìn)行補(bǔ)償研究，探索微變形鏡補(bǔ)償腔內(nèi)模式的理論方法與實(shí)驗(yàn)方案。從諧振腔光學(xué)理論出發(fā)，分析了激光系統(tǒng)中的熱效應(yīng)、熱致波前畸變和熱致模式畸變等方面；討論了光束在熱透鏡介質(zhì)中的傳輸問(wèn)題，分別從幾何光學(xué)和修正的波動(dòng)方程兩個(gè)觀點(diǎn)給出了熱透鏡的焦距的計(jì)算方法和高斯光束在熱透鏡介質(zhì)中的傳輸數(shù)值模擬結(jié)果。對(duì)于內(nèi)含熱透鏡介質(zhì)的諧振腔，采用特征向量法模擬了激光輸出的本征模式，結(jié)果表明熱透鏡減小了諧振腔的損耗同

3、時(shí)也減小了基模體積，將使得高階模起振。通過(guò)對(duì)畸變諧振腔激光輸出模式的研究分析，確定了微變形鏡的配置方案，選用37 單元靜電驅(qū)動(dòng)連續(xù)表面變形鏡。針對(duì)變形鏡對(duì)Zernike 多項(xiàng)式的擬合能力、鏡面面形與激光輸出模式的關(guān)系進(jìn)行了研究，具體討論并確定了微變形反射鏡的重要技術(shù)指標(biāo)，推導(dǎo)出變換矩陣核，從而分析微變形鏡校正激光輸出模式的可行性。在實(shí)驗(yàn)研究方面，主要對(duì)變形鏡的補(bǔ)償性能進(jìn)行了測(cè)試，并由模擬的變形鏡面形與激光輸出模式關(guān)系，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)用