空间窄线宽激光器光学系统研究 
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Optical System of Spatial Narrow Linewidth Laser
张秀萍 1,2,3张林波 1,2,3刘军 1,2,3江晨晖 1,2,3许冠军 1,3陈龙 1,2,3刘涛 1,3,*张首刚 1,3
1 中国科学院国家授时中心, 陕西 西安 710600
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
图 & 表
图 1. 空间窄线宽激光器总体结构图
Fig. 1. Structure of space narrow linewidth laser
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图 2. 光路原理图
Fig. 2. Schematic of the optical path
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图 3. 透镜组光学设计原理图
Fig. 3. Optical design schematic of lens group
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图 4. 腰斑直径与衍射效率的关系
Fig. 4. Relationship between waist diameter and diffraction efficiency
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图 5. AOM单通衍射效率随扫描频率的变化
Fig. 5. Variation of AOM single pass diffraction efficiency with scanning frequency
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图 6. AOM衍射效率随扫描频率的变化曲线
Fig. 6. Variation of diffraction efficiency of AOM with scanning frequency
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表 1透镜组软件仿真结果
Table1. Software simulation results of lens group
| Parameter | Laser beam compressor | Laser beam expander |
|---|
| Focal length /mm | f1=11, f2=8 | f3=8, f4=20 | | Lens spacing /mm | 19.16 | 28.01 | | Waist radius /mm | 0.203 | 0.806 | | Waist position /mm | 283 | 234.6 | | Rayleigh distance /mm | 185.5 | 2922 | | Beam divergence /rmad | 1.094 | 0.276 |
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表 2缩束透镜组实验结果与软件模拟结果
Table2. Simulated and experimental results of laser beam compressor
| Parameter | Simulation | Experiment | Relative error /% |
|---|
| Lens spacing /mm | 17.32 | 17 | 1.8 | | Waist position /mm | 383 | 380 | 0.8 | | Waist diameter /μm | 425 | 423/470 | 5.1 |
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表 3扩束透镜组的仿真结果与实验结果
Table3. Simulated and experimental results of laser beam expander
| Parameter | Simulation | Experiment | Relative error /% |
|---|
| Lens spacing /mm | 28.01 | 27 | 3.6 | | Waist position /mm | 234.63 | 254 | 8.3 | | Waist diameter /mm | 1.62 | 1.58/1.62 | 1.1 | | Rayleigh distance /mm | 2922 | 1130 | |
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张秀萍, 张林波, 刘军, 江晨晖, 许冠军, 陈龙, 刘涛, 张首刚. 空间窄线宽激光器光学系统研究[J]. 光学学报, 2018, 38(4): 0414003. Xiuping Zhang, Linbo Zhang, Jun Liu, Chenhui Jiang, Guanjun Xu, Long Chen, Tao Liu, Shougang Zhang. Optical System of Spatial Narrow Linewidth Laser[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(4): 0414003.
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