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非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验

阮鹏,  潘其坤,  谢冀江,  刘春玲,  柴源

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阮鹏, 潘其坤, 谢冀江, 刘春玲, 柴源. 非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 205004-0205004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0205004
引用本文: 阮鹏, 潘其坤, 谢冀江, 刘春玲, 柴源. 非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 205004-0205004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0205004
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Ruan Peng, Pan Qikun, Xie Jijiang, Liu Chunling, Chai Yuan. Numerical simulation and experiments on unstable resonator for non-chain DF laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 205004-0205004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0205004
Citation: Ruan Peng, Pan Qikun, Xie Jijiang, Liu Chunling, Chai Yuan. Numerical simulation and experiments on unstable resonator for non-chain DF laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 205004-0205004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0205004
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非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验

doi: 10.3788/IRLA201746.0205004
  • 1.

    吉林师范大学 信息技术学院,吉林 四平 136000;

  • 2.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033

基金项目: 

科技部国际合作专项基金（2011DFR10320）;吉林省科技发展计划项目（20160520019JH）;激光与物质相互作用国家重点实验室自主基金（SKLLIM1510）

详细信息
    作者简介:

    阮鹏(1985-),女,讲师,博士,主要从事中红外激光技术及理论方面的研究。Email:eagle_laser@163.com

  • 中图分类号: TN248.5

Numerical simulation and experiments on unstable resonator for non-chain DF laser

  • 1.

    College of Information & Technology,Jilin Normal University,Siping 136000,China;

  • 2.

    Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Science,Changchun 130033,China

  • 摘要: 基于描述光束传播的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论，运用快速傅里叶变换算法仿真了非稳腔DF激光的三维近场、远场光强分布。仿真结果显示：非稳腔的近场输出光斑形状为中心对称的空心圆环，远场输出光斑为具有中心亮斑的多级衍射环；大M数将导致近场光斑能量集中，大的Neq值将引起远场发散角变大。运用该算法研究了腔镜倾斜对近场光强分布的影响：腔镜倾斜使光束近场分布变差，倾斜角越大，光强的非对称分布越明显。开展了非链式DF激光器非稳腔实验研究，实验得到的近场、远场光强分布及腔镜失调下的近场光斑变化情况与数值模拟结果一致，实验测量的远场发散角为1.2 mrad。文中的仿真结果可为DF激光器腔镜失调诊断及调节提供依据。
    Abstract: Based on the Fresnel-Kirchhoff's integral theory, the three-dimensional near filed and far filed light intensity distribution of non-chain pulsed DF laser with unstable resonator was obtained using Fast Fourier algorithm. Numerical calculation shows that the mode pattern is ring shaped at near field and multistage diffraction ring with central bright spot at far field,and the near field spot laser intensity will be concentrated as M increases, while the far field angle of divergence will increase with the increment of effective Fresnel number(Neq). Then the influence of mirror tilt on near-field light intensity distribution is investigated, indicating that the beam in near field will be deteriorated when misalignment appears, the larger of the tilt angle the much more obvious of asymmetric light distribution. The measured light intensity distribution on near-field and far-field and the variation of near filed light intensity distribution with mirror tilt angle are consistent with the simulation results, and the far-field divergence obtained is 1.2 mrad. The simulation results can provide a basis for cavity mirror misalignment diagnostic analysis and resonator regulation of non-chain DF laser.
  • [1] Wang Hongyan, Zhang Xuanzhe, Li Qiang, et al. Efficient nitrogen diluted discharge driven continuous wave HF/DF chemical lasers[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(2):304-309. (in Chinese)王红岩, 张煊喆, 李强, 等. 氮稀释高效电激励连续波HF/DF化学激光器[J]. 光学精密工程, 2011, 19(2):304-309.
    [2] Yang Meixia, Zhong Ming, Xia Huijun, et al. Design and numerical simulation for unstable ring resonator with 90beam rotation employed in ceramic YAG disk laser[J]. Chinese J Lasers, 2010, 37(10):2472-2476. (in Chinese)杨美霞, 钟鸣, 夏惠军, 等. 片状陶瓷YAG激光器的束转动90环形非稳腔设计与数值模拟[J]. 中国激光, 2010, 37(10):2472-2476.
    [3] Cheng Cheng. Kinetics of Gas Lasers and Optimization Designs of the Devices[M]. Beijing:China Machine Press,2008:171-188. (in Chinese)程成. 气体激光动力学及器件优化设计[M]. 北京:机械工业出版社, 2008:171-188.
    [4] Brunet H, Mabru M, Voignier F. High energy-high average power pulsed HF/DF chemical laser[C]//SPIE, 1995, 2502:388-392.
    [5] Apollonov V V, Belevtsev A A, Firsov K N, et al. Advanced studies on powerful wide-aperture non-chain HF(DF) lasers with a self-sustained volume discharge to initiate chemical reaction[C]//SPIE, 2003, 5120:529~541.
    [6] Tan Gaijuan, Xie Jijiang, Pan Qikun, et al. Design and experimental investigation on unstable resonator for non-chain pulsed DF laser[J]. Chinese Journal of Lasers, 2014, 41(1):0102004. (in Chinese)谭改娟, 谢冀江, 潘其坤, 等. 非链式脉冲DF激光器非稳腔设计与实验研究[J]. 中国激光, 2014, 41(1):0102004.
    [7] Lv Naiguang. Fourier Optics[M]. Beijing:China Machine Press, 2006. (in Chinese)吕乃光. 傅里叶光学[M]. 北京:机械工业出版社, 2006.
    [8] Edward A Sziklas, Siegman A E. Mode calculations in unstable resonators with flowing saturable gain[J]. Applied Optics, 1975, 14(8):1874-1889.
    [9] Fu Lei, Shi Hongmin, Zhang Lingxiang, et al. Simulation of the alignment and misalignment of an unstable resonator[J]. Chinese Journal of Lasers, 2001, 28(8):709-713. (in Chinese)傅雷, 史红民, 张玲香, 等. 非稳腔准直和失调影响的计算机仿真[J]. 中国激光, 2001, 28(8):709-713.
    [10] Zhou Bingkun. Laser Principle[M]. Beijing:National Defence Industry Press, 2009. (in Chinese)周炳琨. 激光原理[M]. 北京:国防工业出版社, 2009.
    [11] Pan Qikun, Xie Jijiang, Zhang Laiming, et al. Investigation on gain distribution characteristic of non-chain pulsed DF laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(2):360-364. (in Chinese)潘其坤, 谢冀江, 张来明, 等. 非链式脉冲DF激光器增益分布特性研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(2):360-364.
    [12] Ruan Peng, Pan Qikun, Xie Jijiang, et al. Investigation on pulse characteristics of non-chain pulsed DF laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12):3554-3558. (in Chinese)阮鹏, 潘其坤, 谢冀江, 等. 放电引发非链式DF激光器脉冲特性研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12):3554-3558.
    [13] Lv Baida. Laser Optics[M]. Beijing:Higher Education Press, 2003. (in Chinese)吕百达. 激光光学[M]. 北京:高等教育出版社, 2003.
  • [1] 刘俊杰, 齐岳, 盛泉, 王思佳, 王盟, 徐德刚, 史伟, 姚建铨.  分布式猫眼腔免调试激光器发射端视场的优化 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20211108-1-20211108-6. doi: 10.3788/IRLA20211108
    [2] 周松青, 黄珂, 沈炎龙, 易爱平, 瞿谱波.  电激励重频HF激光器非稳腔设计及实验研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1005002-1005002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1005002
    [3] 柯熙政, 石欣雨.  高阶径向拉盖尔-高斯光束叠加态的实验研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1207002-1207002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1207002
    [4] 岱钦, 崔建丰, 李业秋, 张善春, 李漫, 乌日娜, 姚俊.  脉冲LD泵浦千赫兹1.57 μm全固态激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 105003-0105003(4). doi: 10.3788/IRLA201847.0105003
    [5] 陈颖聪, 文尚胜, 关伟鹏, 邓智聪, 向昌明.  室内可见光异步定位系统光学边界研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1222001-1222001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1222001
    [6] 柯熙政, 张雅.  高斯阵列光束自耦合特性的实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 822003-0822003(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0822003
    [7] 田振国, 张立, 张书练.  He-Ne双折射塞曼双频激光器的等光强稳频研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 505001-0505001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0505001
    [8] 李艳娜, 唐力铁, 谢翔云, 尹飞, 于志闯, 沈丽娟.  固体激光远场瞬时光斑时空分布测量技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 817002-0817002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0817002
    [9] 曾召利, 张书练.  激光强回馈系统的动态调制稳频技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1402-1407.
    [10] 阮鹏, 谢冀江, 潘其坤, 王春锐, 刘春玲, 柴源.  放电引发非链式DF激光器脉冲特性研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3554-3558.
    [11] 王飞, 徐作冬, 戢运峰, 姜畅.  采用扫描式漫反射成像法的激光强度分布测量装置 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2219-2222.
    [12] 朱守深, 刘维新, 张书练.  全内腔He-Ne激光器开机光强调谐曲线及激光器性能 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1106-1110.
    [13] 马晓波, 叶胜林, 姜欢琦, 陈德珍.  考虑非傅里叶效应的亚表面球形异质缺陷的热波散射 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2513-2519.
    [14] 潘其坤, 谢京江, 谢冀江, 张来明, 阮鹏, 杨贵龙, 郭劲.  非链式脉冲DF激光器增益分布特性 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 360-364.
    [15] 庞淼, 周山, 吴娟, 荣健, 高学燕, 胡晓阳.  激光强度时空分布测量漫散射取样衰减技术研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3213-3217.
    [16] 汤伟, 郭劲, 邵俊峰, 郭汝海, 王挺峰.  激光重频对脉冲非稳腔TEA CO2激光远场传输特性的影响分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2380-2385.
    [17] 邹前进, 陈前荣, 王敏, 袁圣付.  连续波DF激光器光腔温度和相对粒子数范围估算 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3320-3324.
    [18] 郭汝海, 陈宁, 时魁, 王兵, 施龙.  高功率激光系统中内光路热变形的仿真及实验研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2925-2930.
    [19] 张亦男, 谈宜东, 张书练.  用于全内腔微片激光器稳频的温度控制系统 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 101-106.
    [20] 赵新宇, 乔彦峰, 郭汝海, 邵帅, 王思雯, 孙涛.  中波红外激光器的近场远场测试方法及应用 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 49-52.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-07
  • 修回日期:  2016-07-13
  • 刊出日期:  2017-02-25

非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验

doi: 10.3788/IRLA201746.0205004
  • 1. 吉林师范大学 信息技术学院,吉林 四平 136000;
  • 2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
    • 作者简介:

    阮鹏(1985-),女,讲师,博士,主要从事中红外激光技术及理论方面的研究。Email:eagle_laser@163.com

  • 收稿日期: 2016-06-07
  • 修回日期: 2016-07-13
  • 刊出日期: 2017-02-25
基金项目:

科技部国际合作专项基金（2011DFR10320）;吉林省科技发展计划项目（20160520019JH）;激光与物质相互作用国家重点实验室自主基金（SKLLIM1510）

  • 中图分类号: TN248.5

摘要: 基于描述光束传播的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论，运用快速傅里叶变换算法仿真了非稳腔DF激光的三维近场、远场光强分布。仿真结果显示：非稳腔的近场输出光斑形状为中心对称的空心圆环，远场输出光斑为具有中心亮斑的多级衍射环；大M数将导致近场光斑能量集中，大的Neq值将引起远场发散角变大。运用该算法研究了腔镜倾斜对近场光强分布的影响：腔镜倾斜使光束近场分布变差，倾斜角越大，光强的非对称分布越明显。开展了非链式DF激光器非稳腔实验研究，实验得到的近场、远场光强分布及腔镜失调下的近场光斑变化情况与数值模拟结果一致，实验测量的远场发散角为1.2 mrad。文中的仿真结果可为DF激光器腔镜失调诊断及调节提供依据。

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