厦门大学 电子科学与技术学院，福建 厦门 361005
涡旋光在光通信、量子纠缠、新的非线性光学效应、微纳机械加工、超分辨成像和光镊等领域具有重要的应用价值。涡旋光应用的前提条件是高质量涡旋光束的产生，将缺陷镜技术和固体激光谐振腔技术结合起来研究，对直接产生高光束质量、高稳定性和大拓扑荷数（高阶）的涡旋激光具有明显的优势。当前，该项技术多是用在简单的两镜线性腔中，且以连续波涡旋激光为主。文中使用紫外皮秒脉冲激光器制备了点缺陷镜，并采用LD端面泵浦Nd:YVO4晶体作为激光实验平台，构造了V型激光谐振腔，首次实现了复杂谐振腔内直接产生高阶涡旋激光输出。当吸收功率为11.46 W时，获得了最高输出功率为2.69 W的三阶涡旋激光，斜效率达到23.6%；进一步调节谐振腔及点缺陷尺寸，最高获得了13阶涡旋激光输出。该研究表明缺陷镜技术也可以用于复杂结构激光谐振腔，直接产生高阶涡旋激光，从而为其他运行模式（如调Q和锁模）的高阶涡旋激光研究提供了一定的依据。
全固态激光器 光学涡旋 缺陷镜 V型折叠腔 all-solid-state laser optical vortices defect mirror V-type folded cavity 红外与激光工程
2021, 50(9): 20210408
1 湖南理工学院 物理与电子科学学院, 湖南 岳阳 414006
2 岳阳大陆激光技术有限公司, 湖南 岳阳 414006
在激光腔型设计时, 为了使激光具有良好的输出性能, 需要找出谐振腔参量对激光输出性能的影响规律。结合V型折叠腔的图解分析法和多元件光学谐振腔的等价腔分析法, 将折叠腔近似等价后, 对等价的共轴球面空腔的稳定性和输出光束质量进行理论求解分析, 找到了V型折叠腔参量和激光输出性能的内在联系。通过计算给定的条件可知, 当折叠角θ=0.15π时, 总腔长L的理想取值范围为(70, 80)mm, 最佳取值为75 mm, 端面镜曲率半径R1、R2的允许变化范围为(60, 75)mm, 折叠镜曲率半径R3的最小取值为45 mm, 随着左(右)侧子腔g-参数积增大, 右(左)侧端面镜上的基模光斑半径和远场发散角增大。上述等价腔分析法和结论对激光腔型优化设计提供了重要的理论依据。
V型折叠腔 光束质量 等价腔分析法 谐振腔稳定性 V-type folded cavity laser beam quality equivalent cavity analysis resonator stability 红外与激光工程
2019, 48(1): 0105004
1 湖南理工学院 物理与电子学院, 岳阳 414006
2 中国科学院 福建物质结构研究所 光电材料化学与物理重点实验室, 福州 350002
3 岳阳大陆激光技术有限公司, 岳阳 414000
为了提高V型谐振腔的热稳定性,采用了图解分析法,将V型折叠腔等效为腔内含有一个透镜的共轴球面腔。同时考虑到晶体热透镜效应,结合多元件光学谐振腔的等价腔分析法,将等效后腔内含透镜组的多元件球面腔近似等价为腔内不含透镜的共轴球面空腔。对V型腔等价后的共轴球面空腔的稳定性进行了理论计算和仿真分析。结果表明,当总腔长为75mm、折叠角为0.15π左右时,谐振腔具有最宽的热稳定范围; 此时若增益介质与折叠镜的间距为28mm,则谐振腔能适应的最小热透镜焦距可达12mm。这一结果体现了谐振腔关键参量对热稳定性的重要影响,对激光腔型稳定性的优化设计具有一定的指导意义。
光学设计 V型折叠腔 等价腔分析法 腔稳定性 optical design V-type folded cavity equivalent cavity analysis cavity stability
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
2 中国电子科技集团第二十六研究所， 重庆 400060
报道了一台全固态、高亮度、亚纳秒级的1.319 μm连续主动锁模激光器。谐振腔采用四镜折叠热稳腔，以二极管抽运的两个NdYAG模块作为增益模块，并利用主动幅度调制的声光锁模器进行锁模。锁模运转后激光器稳定输出平均功率为9.6 W，光束质量因子M2<2。锁模激光脉冲重复频率为100 MHz，脉宽约630 ps。
激光器 全固态 主动锁模 二极管抽运 折叠腔 光学学报
2011, 31(s1): s100306
长春理工大学理学院激光技术研究所, 吉林 长春 130022
报道了一台采用高功率连续激光二极管阵列(LDA)侧面抽运Nd:YAP晶体, 通过腔内LBO晶体的I类临界相位匹配倍频获得670.7 nm波长输出的全固态红光激光器。实验中抽运源采用离轴交错式抽运, 这种抽运结构可以使晶体内的增益场与谐振腔基模实现良好的匹配, 易于得到较好的光束质量和大功率的激光输出。谐振腔采用短三镜折叠腔结构, 通过对激光晶体热透镜焦距的测量, 利用高斯光束ABCD传输矩阵理论优化设计了谐振腔各参量。当激光二极管(LD)注入功率为800 W时, 获得8.3 W的连续波670.7 nm红光输出, 水平和垂直方向的光束质量M2因子约为5.6, 30 min内的输出功率稳定性优于3%。实验结果表明, 采用这种抽运及腔型结构是获取高功率红色激光输出的有效方法。
激光器 红光激光器 倍频 离轴交错抽运 折叠腔
1 固体激光技术国家级重点实验室, 北京 100015
2 中国电子科技集团公司第十一研究所, 北京 100015
采用大功率二极管侧面抽运Nd∶YAG晶体，在含望远系统的双棒串接四镜折叠腔结构下，利用双声光开关调Q及三硼酸锂(LBO)晶体内腔倍频的方式，通过谐振腔和倍频晶体参数优化设计，获得了重复频率为10 kHz，波长为659.5 nm，平均功率大于105 W的高功率红光激光输出，光光转换效率达6.6%。
激光器 二极管抽运 四镜折叠腔 百瓦级 红光
1 长春理工大学 理学院,长春 130022
2 中日联谊医院， 长春 130031
研制了一台基于Nd∶YAP晶体线偏振激光输出特性而省略起偏器方式的电光调Q高重频Nd∶YAP红光激光器.通过对Nd∶YAP晶体的热透镜焦距的实验测量，优化设计了三镜折叠腔的各个参量，采用LN晶体电光调Q、KTP晶体Ⅱ类匹配腔内倍频，最终获得670 nm红光输出.在重复频率1 000 Hz、抽运电流75 A时，获得了峰值功率28.3 kW、脉宽76 ns的偏振红光输出，倍频效率为37.1%.
激光技术 折叠腔 电光调Q 腔内倍频 Laser technique Folded cavity Electro-optical Q-switching Intracavity frequency-doubling
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
研制了一台高效率全固态平均功率7.13 W的1319 nm宏微脉冲激光器。激光器采用热稳Z形折叠腔,增益模块采用自行研制的准连续15个二极管芯片环形泵浦的Nd:YAG模块,采用主动声光锁模器作为锁模元件,并在腔内插入倍频KTP晶体对激光器的输出尖峰进行抑制。为了获得稳定的锁模状态,对激光器腔长进行了精确设计和调节。当激光器腔长与锁模器驱动频率匹配时,获取了宏脉冲重复频率400 Hz、脉宽约190 μs,微脉冲重复频率95.6 MHz、脉宽小于1.0 ns的1 319 nm激光脉冲。
激光器 宏微脉冲 锁模 折叠腔 弛豫振荡 laser macro-micro pulse mode locked folded cavity relaxation oscillation 强激光与粒子束
2009, 21(11): 1604
华侨大学 信息科学与工程学院，福建 泉州 362021
对LD端面抽运的Nd∶YVO4／KTP腔内倍频激光器的三镜折叠腔结构进行优化设计，研究了总腔长、输入镜曲率半径和Nd∶YVO4和KTP晶体的热效应对激光谐振腔的稳定区域、Nd∶YVO4晶体内基模光束半径的影响。实验结果表明：该方法所得出的结论与理论相吻合。在实验中比较了折叠腔不同折叠角度的红光输出功率，并获得了最佳折叠角度为25°，其有效倍频效率为10．8%。最后使用基频光的偏振特性与KTP的相位匹配之间的关系对实验结果进行理论解释。
Nd∶YVO4激光器 KTP晶体 折叠腔 Nd∶YVO4laser KTP crystal folded cavity
1 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
为了对激光谐振腔进行优化设计,运用光学传输矩阵理论,借助V型折叠腔激光器的等效简化模型对该激光腔的稳定性进行了研究。分析了腔长、折叠镜焦距、反射镜曲率半径与系统稳定性的关系,得到以失调量为参数的稳区临界曲线方程,实现了三镜折叠腔型CO2斩光盘式调Q脉冲输出激光器的设计。分析结果表明,对于子腔预先给定的参量,只要另一子腔满足适当的失调量,整个谐振腔就是稳定的。任一子腔内有二个稳定区而非以往研究者提出的一个稳定区,可根据需要选取最佳的稳定点。采用失调量而非g因子作为参数,直接给出稳定区范围和失调误差,使用性好。
激光技术 稳定性 失调量 V型折叠腔
