1、MatLaserMatLaser激光谐振腔设计激光谐振腔设计作者简介n本科：长春理工大学（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。n硕士：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，光学工程专业，工学硕士。n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。MatLaser激光谐振腔设计零、引言（第一讲）n软件英文名称：MatLaser=MatrixLasern软件中文名称：魅特激光n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。MatLaser激光谐振腔设计零、引言n谐振腔设计的重要性：
2、功率、光束质量、稳定性等n光学软件：Zemax,CodeV,OSLOn国内外的激光谐振腔设计软件nGLAD,LasCAD,ASLD,WinLase,PPlus,Simca,RP-Photonics,CavitynMatLaser,Laser Designern软件编写参考资料：MatLaser说明书 P132n软件编写方法：提出问题、解决问题思路。MatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言n视频制作思路：基本理论、软件操作、文献实例相结合。n实现的效果：在电脑上进行激光谐振腔的调试实验。n软件功能演示：MatLaser说明书P5MatLaser激光谐振腔设计Matlaser软件功能
3、演示MatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言如何开始设计第一台激光器（第二讲）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。n方法：基本理论、参考文献、MatLaser软件仿真三者结合。n谐振腔所求参数及其应用疑问n？腔镜处的光斑半径和等相位面曲率半径（实际中使用？）；n？束腰半径（核心量）、位置和瑞利长度；n？腔内任意处的光斑半径；n？发散角（实测）等。n激光光学P282 P114MatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言模式匹配M1M2LDTEM00M2LDTEM00M1MatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言模式匹配文献n1 Pa
4、olo Laporta,Marcello Brussard.Design criteria for mode size optimization in diode-pumped solid-state lasers.IEEE Journal of Quantum Electronics,1991,27(10):2319-2326n2 J.Frauchiger,Peter Albers,Heinz P.Weber.Modeling of Thermal lensing and higher order ring mode oscillation in end-pumped CW Nd:YAG l
5、aser.IEEE Journal of Quantum Electronics,1992,28(4):1046-1056n3 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):1835-1840MatLaser激光谐振腔设计Matlaser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工作物质内匹配，低功率时腔模半径略大于泵浦光模半径1.wL/wp=1.1-1
6、.2n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。wL/wp=0.6-0.9n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。PumpLaserPumpLaserMatLaser激光谐振腔设计Matlaser零、引言n初始结构的查找。n文献 Efficient fibre-coupled laser diode end-pumped NYAB lasernMatLaser软件操作：对两镜腔要有深入的理解。n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激光谐振腔设计Mat
7、laser一、MatLaser软件的基本操作（第三讲）n懂得专业知识情况下的操作跟Windwows软件没有区别nMatLaser说明书 P41实例nMatLaser说明书P34基本原理n激光光学P282光学谐振腔理论入射、出射光束符号参数说明n激光光学P490相对失调灵敏度nLasers P796复ABCD理论n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 n固体激光工程P192的腔内光束分布图形绘制MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第四讲、基于元件和面的分析nMatLaser说明书 P61实例nA linearly polarized c
8、ontinuous-wave 1357-nm Nd:YAG lasern平凹基频光谐振腔分析nDiode-end-pumped room temperature Tm,HoYLF lasersMatLaser激光谐振腔设计Matlaser简单扩展n工作物质两面直接镀膜的谐振腔分析nEfficient,frequency-stable laser-diode-pumped Nd:YAG laserMatLaser激光谐振腔设计Matlaser简单扩展n工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nSingle-axial mode,intracavity doubled Nd:
9、YAG lasern凹凸谐振腔固体激光工程P206MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第四讲补充n工作物质两面直接镀膜的谐振腔分析nEfficient,frequency-stable laser-diode-pumped Nd:YAG lasern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。MatLaser激光谐振腔设计Matlasern凹凸谐振腔固体激光工程P206 Solid-State Lasers P181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 P389nMatLaser说明书 P71实例MatLaser激光谐
10、振腔设计Matlaser第六讲、Further slider 中一个、两个、三个件/面在固定长度内的移动n问题的由来：凹凸谐振腔限定机械长度固体激光工程P206 nMatLaser说明书 P75实例MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第七讲、折叠稳定驻波腔nMatLaser说明书P80nHighly efficient high-repetition-rate tunable all-solid-state optical parametric oscillatorn激光光学P404倾斜放置的凹面镜的焦距MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第七讲、折叠稳定驻波腔象散补偿n固
11、体激光工程像散补偿P218 折射率P60n激光光学像散补偿P407 高斯光束P114MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第七讲、折叠稳定驻波腔实例nMulti-GHz tunable-repetition-rate mode-locked NdGdVO4 lasernAdvances in high-power diode-pumped ultraviolet lasersCoherent P5nHigh-power TEM00-mode operation of diode-pumped solid state lasersSpectra-Physics Lasers,Inc P5
12、MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第八讲、行波稳定腔一、环形激光器运转的特性和基本原理nLasersP551nPassively Q-Switched Single-Frequency NdYAG Ring Laser with Feedback and Phase Conjugationn固体激光工程P143MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第八讲、行波稳定腔xyzzyxABCD第八讲、行波稳定腔0 20 40 60 80 90 10012014016018000.050.10.150.20.250.30.350102000.010.020.03n=1.52n=1.8
13、2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第八讲、行波稳定腔二、谐振腔的分析方法n激光光学P400横模计算方法三、典型的腔结构nMatLaser说明书P84实例nHigh-power diode-bar-pumped intracavity-frequency-doubled NdYLF ring lasern端面抽运单频稳频绿光激光器nReview of cw high-power diode-pumped green lasersCoherentnTuning and stability of a singly resonant continuous-wave optical
14、 parametric oscillator close to degeneracyMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第九讲、相位共轭腔n激光光学P411nMatLaser说明书P87nMatrix Opticsn相位共轭镜MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十讲、光束传输nMatLaser说明书P90n6 MW peak power at 532 nm from passively Q-switched NdYAGCr4+YAG microchip lasernEfficient wavelength conversion with high-power passiv
15、ely Q-switched diode-pumped neodymium lasersnAdvances in high-power diode-pumped ultraviolet lasersnDiode-pumped TEM00 mode solid state lasers and their micromachining applicationsMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十一讲、非稳驻波腔n固体激光工程P251n激光光学P296nMatLaser说明书P93nLasersP877MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十一讲、非稳驻波腔MatLaser
16、激光谐振腔设计Matlasern固体激光工程P256第十二讲、非稳行波腔nMatLaser说明书P95nLasersP918 MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十三讲复元件“稳定”谐振腔之高斯反射镜腔nAmnon Yarv and Pochi Yeh.Confinement and Stability in Optical Resonators Employing Mirrors with Gaussian reflectivity Tapers.Optics Communications,1975,13(4):370-374nMatLaser说明书 P98n固体激光工程P257
17、MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十四讲、图形设计之两镜腔nMatLaser说明书 P102MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十五讲图形设计之大基模高对准稳定谐振腔nMatLaser说明书 P104nResonators for solid-state lasers with large-volume fundamental mode and high alignment stabilityMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十六讲稳定驻波腔之TEM00模选择技术nMatLaser说明书 P107n固体激光工程P199 P205MatLaser激光谐振腔
18、设计Matlaser第十七讲、稳定驻波腔之望远镜腔nMatLaser说明书 P114n激光光学P48n固体激光工程P215nTelescopic resonators for large-volume TEM00-mode operationMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十八讲、光束传输之模式匹配nMatLaser说明书 P118n激光光学P145n50%frequency doubling efficiency of 1.2-W cw Tisapphire laser at 746 nmMatLaser激光谐振腔设计Matlaser第十九讲、非稳驻波腔之共焦谐振腔nMatL
19、aser说明书 P120n激光光学P489n固体激光工程P262MatLaser激光谐振腔设计Matlaser对准灵敏度与放大倍率的关系11.522.533.544.550510152025MS=/2M/(M-1)2M/(M+1)第二十讲非稳驻波腔之高斯反射镜谐振腔nMatLaser说明书 P123n固体激光工程P257MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第二十一讲非稳驻波腔之高功率谐振腔nMatLaser说明书 P128n固体激光工程P261MatLaser激光谐振腔设计Matlaser第二十二讲、高阶模谐振腔分析n含M2因子的高斯光束的参数与基模高斯光束参数对比 MatLaser
20、激光谐振腔设计Matlaser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nLn激光光学P56n激光光学P305-4nCompact efficient passively Q-switched Nd:GdVO4 PPLN Cr4+:YAG tunable intracavity optical parametric oscillatorn第十五讲（00:31:00-00:38:15）n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激光谐振腔设计Matlaser折射率n，通光长度为l的介质变换矩阵写法10/1/1001101001/1001101001nlnlnnln第二十四讲、其它谐振腔的分析n板条激光器谐振腔nhttp:/www.rp- end-pumped Nd:YAG slab laser with a hybrid resonatorn直角棱镜腔n任意元件的分析MatLaser激光谐振腔设计Matlaser直角棱镜腔第二十五讲、谐振腔数据库的使用nMatLaser数据库MatLaserDBMatLaser激光谐振腔设计Matlaser
