基于角锥棱镜谐振腔的理论研究

论文摘要

随着激光技术的快速发展,对激光器稳定性的要求也越来越高。目前,采用角锥棱镜谐振腔结构的全固态激光器已经实现了高稳定性的输出。激光谐振腔腔镜的准直对激光器的稳定性至关重要,而角锥棱镜谐振腔可显著提高激光谐振腔腔镜的抗失谐特性。除此之外,其激光输出具有远场发散角小、光束质量好等优点,因此受到了人们越来越广泛的关注。本论文基于矩阵光学、快速傅里叶变换方法,理论分析了角锥棱镜-平平镜腔、角锥棱镜-平凹镜腔、角锥棱镜-平凸镜腔以及双角锥棱镜谐振腔的抗失谐性以及本征模式的特性,讨论了远场衍射的分布情况。本文的主要内容包括以下几个方面：1.分析并介绍了角锥棱镜的基本光学特性及角锥棱镜谐振腔的研究概况。2.利用矩阵光学,分别模拟了在角锥棱镜和输出镜分别失谐情况下,几种角锥棱镜谐振腔的抗失谐特性；获得了反映角锥棱镜谐振腔抗失谐性的曲线,并与平-平腔、平-凸腔、平-凹腔的抗失谐性曲线进行了对比。3.基于快速傅里叶变换法、光学传递函数,建立了角锥棱镜谐振腔本征模式的理论模型,数值模拟并分析了角锥棱镜-平平腔、角锥棱镜-平凸腔、角锥棱镜-平凹腔以及双角锥棱镜谐振腔的本征模式的振幅分布、远场衍射分布以及本征偏振态。4.利用建立的理论模型,分析并计算了径向、角向偏振光在谐振腔内的传输损耗,通过合理设计腔型参数,获得了模式较好的径向偏振光。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 角锥棱镜的光学特性
• 1.3 角锥棱镜谐振腔的研究现状
• 1.4 研究意义与内容
• 1.4.1 本文的研究意义
• 1.4.2 本文的主要研究内容
• 第二章 角锥棱镜谐振腔的抗失谐特性
• 2.1 光学谐振腔的损耗
• 2.2 全反镜失谐
• 2.2.1 全反镜失谐模型的建立
• 2.2.2 计算结果及分析
• 2.3 输出镜失谐
• 2.3.1 输出镜失谐模型的建立
• 2.3.2 计算结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 角锥棱镜谐振腔的本征模式特性
• 3.1 谐振腔模式理论的基本概念
• 3.2 角锥棱镜谐振腔本征模式算法的建立
• 3.2.1 菲涅尔-基尔霍夫衍射积分方程
• 3.2.2 快速傅里叶变换（FFT）
• 3.2.3 经典角锥棱镜谐振腔本征模式的计算方法
• 3.2.4 多种腔型结构角锥棱镜谐振腔本征模式的计算方法
• 3.3 本征模式数值模拟及结果
• 3.3.1 角锥棱镜-平平镜谐振腔
• 3.3.2 双角锥棱镜谐振腔
• 3.3.3 角锥棱镜-平凹镜腔、角锥棱镜-平凸镜腔
• 3.4 本征模式的偏振态
• 3.4.1 角锥棱镜的偏振特性
• 3.4.2 角锥棱镜谐振腔的本征偏振态
• 3.5 本章小结
• 第四章 理论模型的验证
• 4.1 径向、角向偏振光
• 4.2 径向、角向偏振光在谐振腔内的传输损耗
• 4.3 数值模拟与结果分析
• 4.4 实验研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 主要创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果
• 1. 发表文章
• 2. 硕士阶段获奖情况
• 致谢