Mat. Laser 激光谐振腔设计
Mat. Laser激光谐振腔设计 作者简介 n n n 本科：长春理 大学（原长春光学精密机械学院）， 光信息科学与技术专业，理学学士。 硕士：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 光学 程专业， 学硕士。 博士：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 光学专业，理学博士。
Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言（第一讲） n n n 软件英文名称：Mat. Laser=Matrix. Laser 软件中文名称：魅特激光 软件开发初衷：在硕士博士期间进行激光器设计，重 复编写谐振腔分析代码，考虑能否像传统的光学软件 如Zemax等进行一般的设计。
Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言 n n n 谐振腔设计的重要性：功率、光束质量、稳定性等 光学软件：Zemax, Code. V, OSLO… 国内外的激光谐振腔设计软件 n GLAD, Las. CAD, ASLD, Win. Lase, PPlus, Simca, RP -Photonics, Cavity… n Mat. Laser, Laser Designer… 软件编写参考资料：《Mat. Laser说明书》 P 132 软件编写方法：提出问题、解决问题思路。 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言 n n n 视频制作思路：基本理论、软件操作、文献实 例相结合。 实现的效果：在电脑上进行激光谐振腔的调试 实验。 软件功能演示：《Mat. Laser说明书》P 5 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 软件功能演示 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言——如何开始设计第一台激光器 （第二讲） n n n 对象：刚刚学习《激光原理》的大三、大四的学生，或 是激光器的初学者。 方法：基本理论、参考文献、Mat. Laser软件仿真三者结 合。 谐振腔所求参数及其应用疑问 n n n ？腔镜处的光斑半径和等相位面曲率半径（实际中使用？）； ？束腰半径（核心量）、位置和瑞利长度； ？腔内任意处的光斑半径； ？发散角（实测）等。 《激光光学》P 282 P 114 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言——模式匹配 LD M 1 M 2 TEM 00 Matlaser
![Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言——模式匹配文献 n n n [1] Paolo Laporta, Marcello Brussard. Design criteria for](https://present5.com/presentation/2bad4bac0afe93e7da973c151facb741/image-9.jpg "Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言——模式匹配文献 n n n [1] Paolo Laporta, Marcello Brussard. Design criteria for")
Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言——模式匹配文献 n n n [1] Paolo Laporta, Marcello Brussard. Design criteria for mode size optimization in diode-pumped solidstate lasers. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1991, 27(10): 2319 -2326 [2] J. Frauchiger, Peter Albers, Heinz P. Weber. Modeling of Thermal lensing and higher order ring mode oscillation in end-pumped CW Nd: YAG laser. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1992, 28(4): 1046 -1056 [3] Yung-Fu Chen. Pump-to-mode size ratio dependence of thermal loading in diode-end-pumped solid-state lasers. J. Opt. Soc. Am. B, 2000, 17(11): 1835 -1840 Matlaser
![Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言——模式匹配结论 n 从充分利用泵浦能量的角度要求泵浦光模和腔模在 作物质内匹配，低功率时腔模半径略大于泵浦光模半 径[1]. w. L/wp=1. 1 -1. 2 Pump n](https://present5.com/presentation/2bad4bac0afe93e7da973c151facb741/image-10.jpg "Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言——模式匹配结论 n 从充分利用泵浦能量的角度要求泵浦光模和腔模在 作物质内匹配，低功率时腔模半径略大于泵浦光模半 径[1]. w. L/wp=1. 1 -1. 2 Pump n")
Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言——模式匹配结论 n 从充分利用泵浦能量的角度要求泵浦光模和腔模在 作物质内匹配，低功率时腔模半径略大于泵浦光模半 径[1]. w. L/wp=1. 1 -1. 2 Pump n 高泵浦功率由于高级球差，与低泵浦功率的情况相反， 腔模半径应略小于泵浦光模半径[2, 3] 。w. L/wp=0. 6 -0. 9 Pump n Laser 两者具体的比值关系通过理论设计，在实验中加以验 证选择。 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 零、引言 n 初始结构的查找。 n n n 文献 Efficient fibre-coupled laser diode end-pumped NYAB laser Mat. Laser软件操作：对两镜腔要有深入的理解。 各个参数平衡匹配：给定泵浦光斑半径、激光器机械 尺寸限制等因素——选择腔长——选择腔镜的曲率半 径——选择倍频晶体的位置等。 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 一、Mat. Laser软件的基本操作（第三讲） n n n n 懂得专业知识情况下的操作跟Windwows软件没有区别 《Mat. Laser说明书》 P 41实例 《Mat. Laser说明书》P 34基本原理 《激光光学》P 282光学谐振腔理论入射、出射光束符号 参数说明 《激光光学》P 490相对失调灵敏度 《Lasers》 P 796复ABCD理论 激光谐振腔和光束传输的分析与设计. 激光与光电子学 进展, 2011, 48(8): 81402 《固体激光 程》P 192的腔内光束分布图形绘制 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第四讲、基于元件和面的分析 n n 《Mat. Laser说明书》 P 61实例 n A linearly polarized continuous-wave 1357 -nm Nd: YAG laser 平凹基频光谐振腔分析 n Diode-end-pumped room temperature Tm, Ho. YLF lasers Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 简单扩展 n 作物质两面直接镀膜的谐振腔分析 n Efficient, frequency-stable laserdiode-pumped Nd: YAG laser Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 简单扩展 n 作物质放在腔内的平凹腔、平平腔、双凹腔、 凸凹腔、凸凹热透镜腔 n n Single-axial mode, intracavity doubled Nd: YAG laser 凹凸谐振腔——《固体激光 程》P 206 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第四讲补充 n 作物质两面直接镀膜的谐振腔分析 n Efficient, frequency-stable laserdiode-pumped Nd: YAG laser n 结论是使用左图进行等效，原因是写腔内往 返矩阵，在腔镜处是经过凹面镜的矩阵变换。 n 凹凸谐振腔——《固体激光 程》P 206 ——Solid-State Lasers P 181 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第五讲、耦合相同变量的鼠标拖动优化设计 n 四棒串接谐振腔分析 n 《激光光学》 P 389 n 《Mat. Laser说明书》 P 71实例 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第六讲、Further slider 中一个、两个、三 个件/面在固定长度内的移动 n n 问题的由来：凹凸谐振腔限定机械长度——《 固体激光 程》P 206 《Mat. Laser说明书》 P 75实例 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第七讲、折叠稳定驻波腔 n n n 《Mat. Laser说明书》P 80 Highly efficient high-repetition-rate tunable all-solid-state optical parametric oscillator 《激光光学》P 404倾斜放置的凹面镜的焦距 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第七讲、折叠稳定驻波腔——象散补偿 n n 《固体激光 程》像散补偿P 218 折射率P 60 《激光光学》像散补偿P 407 高斯光束P 114 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第七讲、折叠稳定驻波腔——实例 n n n Multi-GHz tunable-repetition-rate modelocked Nd. Gd. VO 4 laser Advances in high-power diode-pumped ultraviolet lasers——Coherent P 5 High-power TEM 00 -mode operation of diode -pumped solid state lasers——Spectra. Physics Lasers, Inc P 5 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第八讲、行波稳定腔 一、环形激光器运转的特性和基本原理 n 《Lasers》P 551 n Passively Q-Switched Single-Frequency Nd. YAG Ring Laser with Feedback and Phase Conjugation n 《固体激光 程》P 143 Matlaser
第八讲、行波稳定腔 y D C y x z B A x z
第八讲、行波稳定腔 从全p分量变成全s分量再变回到全p分量过程的强度反射率
Mat. Laser激光谐振腔设计 第八讲、行波稳定腔 二、谐振腔的分析方法 n 《激光光学》P 400——横模计算方法 三、典型的腔结构 n 《Mat. Laser说明书》P 84实例 n High-power diode-bar-pumped intracavityfrequency-doubled Nd. YLF ring laser n 端面抽运单频稳频绿光激光器 n Review of cw high-power diode-pumped green lasers——Coherent n Tuning and stability of a singly resonant continuous-wave optical parametric oscillator close to degeneracy Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第九讲、相位共轭腔 n n n 《激光光学》P 411 《Mat. Laser说明书》P 87 n 《Matrix Optics》 相位共轭镜 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十讲、光束传输 n n n 《Mat. Laser说明书》P 90 6 MW peak power at 532 nm from passively Qswitched Nd. YAGCr 4+YAG microchip laser Efficient wavelength conversion with high-power passively Q-switched diode-pumped neodymium lasers Advances in high-power diode-pumped ultraviolet lasers Diode-pumped TEM 00 mode solid state lasers and their micromachining applications Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十一讲、非稳驻波腔 n n 《固体激光 程》P 251 《激光光学》P 296 《Mat. Laser说明书》P 93 《Lasers》P 877 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十一讲、非稳驻波腔 n《固体激光 程》P 256 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十二讲、非稳行波腔 n n 《Mat. Laser说明书》P 95 《Lasers》P 918 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十三讲 复元件“稳定”谐振腔之高斯反射镜腔 n Amnon Yarv and Pochi Yeh. Confinement and Stability in Optical Resonators Employing Mirrors with Gaussian reflectivity Tapers. Optics Communications, 1975, 13(4): 370 -374 《Mat. Laser说明书》 P 98 n 《固体激光 程》P 257 n Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十四讲、图形设计之两镜腔 n 《Mat. Laser说明书》 P 102 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十五讲 图形设计之大基模高对准稳定谐振腔 n n 《Mat. Laser说明书》 P 104 Resonators for solid-state lasers with largevolume fundamental mode and high alignment stability Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十六讲 稳定驻波腔之TEM 00模选择技术 n n 《Mat. Laser说明书》 P 107 《固体激光 程》P 199 P 205 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十七讲、稳定驻波腔之望远镜腔 n n 《Mat. Laser说明书》 P 114 《激光光学》P 48 《固体激光 程》P 215 Telescopic resonators for large-volume TEM 00 - mode operation Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十八讲、光束传输之模式匹配 n n n 《Mat. Laser说明书》 P 118 《激光光学》P 145 50% frequency doubling efficiency of 1. 2 -W cw Tisapphire laser at 746 nm Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第十九讲、非稳驻波腔之共焦谐振腔 n n n 《Mat. Laser说明书》 P 120 《激光光学》P 489 《固体激光 程》P 262 Matlaser
对准灵敏度与放大倍率的关系
Mat. Laser激光谐振腔设计 第二十讲 非稳驻波腔之高斯反射镜谐振腔 n n 《Mat. Laser说明书》 P 123 《固体激光 程》P 257 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第二十一讲 非稳驻波腔之高功率谐振腔 n n 《Mat. Laser说明书》 P 128 《固体激光 程》P 261 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第二十二讲、高阶模谐振腔分析 n 含M 2因子的高斯光束的参数与基模高斯光束参 数对比 Matlaser
Mat. Laser激光谐振腔设计 第二十三讲、折射率的影响 n 几何长度L、物理长度L/n、光程n. L n n n 《激光光学》P 56 《激光光学》P 305 -4 Compact efficient passively Q-switched Nd: Gd. VO 4 PPLN Cr 4+: YAG tunable intracavity optical parametric oscillator 第十五讲（00: 31: 00 -00: 38: 15） 高斯光束参数在介质分界面处的变化情况 n 第十讲（00: 36: 00 -00: 39: 30） Matlaser
折射率n，通光长度为l的介质变换矩阵写法
Mat. Laser激光谐振腔设计 第二十四讲、其它谐振腔的分析 n 板条激光器谐振腔 n n http: //www. rp-photonics. com/slab_lasers. html Partially end-pumped Nd: YAG slab laser with a hybrid resonator 直角棱镜腔 任意元件的分析 Matlaser
直角棱镜腔
Mat. Laser激光谐振腔设计 第二十五讲、谐振腔数据库的使用 n Mat. Laser数据库Mat. Laser. DB Matlaser
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