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激光高阶横模的相对相位判定与锁定

量子光学学报 2020年第1期26卷 77-87页

作者：马其旺李治孙恒信刘奎郜江瑞山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006

本文通过理论计算与数值模拟,提出了不同阶数的高阶模式间相对相位的判定与锁定方法。在像平面对两束光的干涉光斑进行空间取样,计算其干涉光强随相对相位的变化,并在此基础上提出了判定与锁定两束不同阶厄米高斯光束HGmn以及不同阶拉... 详细信息

本文通过理论计算与数值模拟,提出了不同阶数的高阶模式间相对相位的判定与锁定方法。在像平面对两束光的干涉光斑进行空间取样,计算其干涉光强随相对相位的变化,并在此基础上提出了判定与锁定两束不同阶厄米高斯光束HGmn以及不同阶拉盖尔高斯光束LGpl相对位相的方案,并对厄米高斯光束相位判定与锁定进行了实验验证。

关键词：相位锁定高阶横模干涉仪 4F成像

半导体泵浦Nd：YVO4激光高阶横模产生与变换研究

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半导体泵浦Nd：YVO4激光高阶横模产生与变换研究

作者：韩克祯山东师范大学

学位级别：硕士

激光横向多模(高阶横模或多个高阶横模的组合)在实验中经常出现,其两种基本构成是厄米-高斯模式和拉盖尔-高斯模式。横多模尤其是高阶拉盖尔-高斯模式的产生具有重要的物理意义和技术应用价值。最近,横多模在混沌研究,激光冷却、光学捕... 详细信息

激光横向多模(高阶横模或多个高阶横模的组合)在实验中经常出现,其两种基本构成是厄米-高斯模式和拉盖尔-高斯模式。横多模尤其是高阶拉盖尔-高斯模式的产生具有重要的物理意义和技术应用价值。最近,横多模在混沌研究,激光冷却、光学捕获,流体物理等方面的应用受到重视。因此,限制和产生横向多模都值得研究。本文在短腔LD端面泵浦全固态Nd:YVO激光器中,得到了丰富的多横模斑图,并记录了其动态变化。实验发现,斑图最外围模瓣数每次增长4个,并且观察到了六边形斑图和旋转斑图。本文还介绍了与横多模产生、演化相关的LD泵浦全固态激光器混沌与复杂斑图等非线性现象的理论研究和实验进展。本文主要内容如下。一.介绍了光波在空间传播规律Maxwell方程组以及对光现象起主要作用的电场强度所满足的赫姆霍茨方程。给出了代表性的简并模式的输出斑图示意图。介绍了实际激光器处于多模运转时,各模式振幅、频率满足的合作频率锁定律、合作频率移动律。给出了高阶横模的物理意义以及技术应用价值。二.介绍了非线性动力学研究中激光器的分类方法、具体实例以及激光领域内主要的非线性动力学现象:时间域上的输出混沌和空间域上的复杂斑图。对比了激光器的Maxwell-Bloch方程与混沌研究中的Lorentz模型。本章还介绍了近年来LD泵浦全固态激光器中观察到的周期振荡、频率锁定、混沌输出、涡旋点阵、涡旋点阵与拉盖尔-高斯模式共存态等一系列实验进展。三.研究了LD端面泵浦Nd:YVO输出特性,得到1064nm连续输出,阈值泵浦功率为0.5W,斜效率为50%;采用Cr:YAG作为可饱和吸收体,得到1064nm准连续输出;利用KTP双折射位相匹配,腔内倍频,得到532nm准连续输出。研究了LD端面泵浦Nd:YVO短腔(18mm、30mm)激光器输出特性,比较了不同腔长条件下Cr:YAG被动调Q1064nm和532nm的输出特性。在腔长30mm、Cr:YAG被动调Q情况下,不断增加泵浦功率,得到了丰富的多横模模式斑图,并记录了这些斑图动态变化。值得注意的是,实验中观察到斑图最外围模瓣数每次增加4个;观察到了六边形斑图和旋转斑图;记录了斑图的动态演化过程。采

关键词：全固态激光器高阶横模斑图调Q

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高阶横模光束的发散角

激光 1982年第7期 475-477页

作者：张培林清华大学

本文对高阶横模光束发散角进行了讨论,并提出发散角的一种新的定义方法。

关键词：发散角高阶横模基横模

蓝光离轴泵浦Pr:YLF激光器及其高阶横模特性实验研究

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光子学报 2020年第10期49卷 21-27页

作者：张锋宸惠沉林舒启鹤黄彩虹龚冬梅庄凤江华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021

采用蓝光二极管(LD)离轴泵浦Pr:YLF晶体和谐振腔调控,开展了直接输出720 nm激光的空心光束和高阶横模特性的理论和实验研究.基于高阶厄米-高斯光束(HG)光强特征理论,数值模拟了厄米-高斯光束(HG)与拉盖尔-高斯光束(LG)之间的模态转换特... 详细信息

采用蓝光二极管(LD)离轴泵浦Pr:YLF晶体和谐振腔调控,开展了直接输出720 nm激光的空心光束和高阶横模特性的理论和实验研究.基于高阶厄米-高斯光束(HG)光强特征理论,数值模拟了厄米-高斯光束(HG)与拉盖尔-高斯光束(LG)之间的模态转换特性.实验中,采用442 nm蓝光LD作为激光泵浦源,在紧凑的平凹谐振腔内使激光起振.通过LD离轴泵浦Pr:YLF晶体和谐振腔调节手段,直接获得空心和高阶HG模式的720 nm激光输出.同时,理论分析了HG模式相干叠加产生不同空间模态的光强分布,实验结果证实高阶HG光束与理论计算基本一致.本文方法在粒子操控、光学微加工和光通信等领域具有潜在应用价值.

关键词： Pr:YLF激光器可见光波蓝光泵浦高阶横模固体激光

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表面高阶曲线光栅半导体激光器横模特性分析

中国激光 2024年第8期51卷 38-45页

作者：梁宏进邹永刚范杰付曦瑶史可田锟长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室吉林长春130022

半导体激光器在光通信、生物医疗、激光雷达等领域中得到广泛应用,其单模稳定输出特性一直是国内外的研究热点。制备了一种基于表面高阶曲线光栅的宽脊波导半导体激光器,刻蚀曲线型高阶光栅后高阶横模损耗远大于基横模损耗,同时设置宽... 详细信息

半导体激光器在光通信、生物医疗、激光雷达等领域中得到广泛应用,其单模稳定输出特性一直是国内外的研究热点。制备了一种基于表面高阶曲线光栅的宽脊波导半导体激光器,刻蚀曲线型高阶光栅后高阶横模损耗远大于基横模损耗,同时设置宽脊电流限制注入结构,使得高阶横模激射阈值高于基横模阈值,从而改善器件的横模特性并压窄光谱线宽。利用温控模块将器件的工作温度控制为18℃,对腔长为2 mm、条宽为500μm的器件进行测试,在0.5 A电流下测得慢轴发散角为5.3°,快轴发散角为29.2°,在1 A驱动电流下测得3 dB光谱线宽为0.173 nm,边模抑制比为22.6 dB。实验结果表明,表面高阶曲线光栅对宽脊波导半导体激光器中的高阶横模起到了抑制作用且能够压窄光谱线宽,有助于实现半导体激光器的单模稳定输出,同时器件采用紫外光刻工艺,大幅降低了器件的制备难度。

关键词：激光器半导体激光器高阶布拉格光栅曲线光栅高阶横模远场发散角

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结构光场中高阶横模方向的研究进展

福光技术 2022年第2期44卷 1-3页

作者：江泽茜张戈中国科学院福建物质结构研究所福州350002

当前,结构光场的研究与应用涉及范围不断拓展,而作为该方向分支之一的高阶横模解析与实现,早在结构光场提出前便有探讨,且随着理论、实验技术的发展不断拓展。文中介绍结构光场的发展现状,并对高阶横模研究过程中的重要节点与方向进行阐... 详细信息

当前,结构光场的研究与应用涉及范围不断拓展,而作为该方向分支之一的高阶横模解析与实现,早在结构光场提出前便有探讨,且随着理论、实验技术的发展不断拓展。文中介绍结构光场的发展现状,并对高阶横模研究过程中的重要节点与方向进行阐述,最终总结并展望高阶横模未来的研究思路和应用前景。

关键词：结构光场高阶横模

LD端面泵浦Nd：YVO_4激光器及其高阶横模的工作特性

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中国激光 1995年第2期22卷 81-84页

作者：李传东胡文涛周复正林礼煌徐至展中国科学院上海光机所

报道了ＬＤ端面泵浦Ｎｄ：ＹＶＯ_４激光器的实验结果，获得了２３．６％的光－光转换效率，相应的斜效率为２８．８％。特别对在泵浦光与腔模匹配欠佳时高阶横模的起振特性作了比较详细的实验研究和定性讨论。

关键词：泵浦光源固体激光器高阶横模激光极管

高阶模光学小位移测量系统中信号光功率对最小可测位移量的影响

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中国激光 2023年第5期50卷 185-191页

作者：赖永浪张超霞成亚哲刘喆张静刘奎孙恒信杨荣国山西大学物理电子工程学院山西太原030006 量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学光电研究所山西太原030006 太原理工大学信息化管理与建设中心山西太原030024

实验搭建了高阶模光学小位移测量系统。利用高阶模作为本底光的平衡零拍系统进行测量,在600 kHz~3 MHz频率段,以200 kHz为间隔,分别测量了13个频率处的小位移,并给出了相应的最小可测位移量。在不同2 MHz信号光功率条件下,研究了压电陶... 详细信息

实验搭建了高阶模光学小位移测量系统。利用高阶模作为本底光的平衡零拍系统进行测量,在600 kHz~3 MHz频率段,以200 kHz为间隔,分别测量了13个频率处的小位移,并给出了相应的最小可测位移量。在不同2 MHz信号光功率条件下,研究了压电陶瓷驱动电压、噪声功率谱、信噪比以及最小可测位移量之间的关系,并利用90μW的信号光获得了1.76×10^(-10) m的最小可测位移量。该结果为基于光束横向位移测量系统进一步减小测量范围的下限提供了理论与实验依据。

关键词：量子光学小位移测量高阶横模信号光功率信噪比

基于腔内球差选模的超高阶拉盖尔-高斯涡旋激光

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中国激光 2023年第11期50卷 249-254页

作者：王爱华李锦辉盛泉耿婧旎付士杰史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072 东南大学成贤学院江苏南京210088

利用不同阶拉盖尔-高斯(LG)模式激光具有不同光束尺寸的特性,在激光谐振腔内使用短焦距透镜引入球差,使各阶LG模式激光的空间光路发生分离,从而实现对高阶横模的选择并产生高阶LG模式涡旋激光输出。通过对高阶LG模式激光的聚焦特性和透... 详细信息

利用不同阶拉盖尔-高斯(LG)模式激光具有不同光束尺寸的特性,在激光谐振腔内使用短焦距透镜引入球差,使各阶LG模式激光的空间光路发生分离,从而实现对高阶横模的选择并产生高阶LG模式涡旋激光输出。通过对高阶LG模式激光的聚焦特性和透镜球差进行分析计算,给出了高阶LG_(0,±m)模式涡旋激光的角向指数(m)随谐振腔参数变化的理论模型。搭建端面泵浦的1064 nm Nd∶YVO_(4)激光器开展了实验研究,在2.06 W泵浦功率下获得了角向指数可便捷调控且m最高可达到280的超高阶LG_(0,±m)涡旋激光输出。实验产生的超高阶涡旋激光具有良好的功率和模式稳定性,模式变化规律与理论计算结果相符。通过增加泵浦功率或优化泵浦交叠以提高激光增益,理论上可以产生任意高阶的涡旋激光输出。研究结果为超高阶LG模式涡旋激光的产生提供了参考。

关键词：激光光学拉盖尔-高斯模式涡旋激光模式选择高阶横模球差