潘益敏 李昌立 于博威

摘 要 光學(xué)諧振腔的是由兩片互相平行的并垂直與工作介質(zhì)軸線的鏡子，其中一片鏡子鍍有對(duì)該激光全反膜，另一片鍍有對(duì)該激光部分反射部分透射的膜。光學(xué)諧振腔作為激光器三要素之一。它不僅是激光器輸出光束的必要條件，同時(shí)決定著輸出光束的譜線頻率、譜線寬度、光束輸出的能量（功率）和光束質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】光學(xué)諧振腔 臨界腔 平行平面腔

1 平行平面腔熱透鏡焦距模擬

我們分別在兩片普通BK7玻璃鍍上1064nm全反射膜和1064nm增透膜，作為全反鏡（后腔鏡）和輸出鏡（前腔鏡）。全反鏡由于加工工藝原因往往達(dá)不到理論值100%而是99%，但也滿足實(shí)驗(yàn)需求，輸出鏡透射率和反射率均為50%。

接下來(lái)對(duì)諧振腔的穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)行計(jì)算。首先需要計(jì)算出熱透鏡焦距，為做好穩(wěn)區(qū)計(jì)算并選擇合適的腔長(zhǎng)將進(jìn)行熱透鏡焦距的理論和實(shí)驗(yàn)測(cè)定工作。我們的泵浦方式是雙泵浦燈側(cè)面抽運(yùn)，工作物質(zhì)為釹玻璃，下面依據(jù)側(cè)面泵浦熱透鏡焦距公式對(duì)熱透鏡焦距進(jìn)行理論方面的計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中，K為工作物質(zhì)熱導(dǎo)率，A表示工作介質(zhì)的橫截面積，表示耗散功率，表示工作介質(zhì)折射率溫度變化系數(shù)，表示工作介質(zhì)熱膨脹系數(shù)，表示工作介質(zhì)光彈系數(shù)，n0表示工作介質(zhì)中心折射率，r0表示工作介質(zhì)的半徑，L工作介質(zhì)的長(zhǎng)度，表1是公式中各項(xiàng)參數(shù)的理論數(shù)值。

下面求對(duì)熱焦距進(jìn)行求解：注入功率Pin范圍為33600W～72600W之間，其余值均為將表1-1中的已知量。通過(guò)Matlab軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算可以得到圖1熱透鏡焦距f和注入功率的變化關(guān)系。

2 平行平面腔穩(wěn)區(qū)模擬

本實(shí)驗(yàn)選用的諧振腔類型為平行平面腔又稱F-B腔，下面我們使用之前模擬分析得到的理論熱透鏡焦距，通過(guò)ABCD矩陣?yán)碚撉蠼鈦?lái)求得相應(yīng)的穩(wěn)定區(qū)域范圍，f值取160mm。

3 總結(jié)

本文運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)工作物質(zhì)為釹玻璃，泵浦方式為側(cè)泵的平行平面腔的熱透鏡焦距和穩(wěn)區(qū)進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬了在注入功率Pin范圍為33600W～72600W情況下，其熱透鏡焦距的變化趨勢(shì)及相應(yīng)數(shù)值。并且選取一合適數(shù)值，通過(guò)ABCD矩陣?yán)碚撉蠼鈦?lái)求得相應(yīng)的穩(wěn)定區(qū)域范圍。這為該激光器諧振腔裝調(diào)提供理論依據(jù)。

作者單位

長(zhǎng)春理工大學(xué) 吉林省長(zhǎng)春市 130012