非穩(wěn)波導混合腔的非傍軸光場特性研究.pdf

1、非穩(wěn)波導混合腔光場特性是高功率射頻板條 CO2激光器的重要理論問題，與外光路整形、放電增益、熱穩(wěn)定性等關鍵工程設計技術相互影響，共同決定著射頻板條CO2激光器的性能。本文針對射頻板條CO2激光器建立了非傍軸非穩(wěn)腔衍射理論和平板波導腔模式理論，研究了非穩(wěn)和波導兩個方向的輸出光場、損耗和模式鑒別特性。主要內容如下：
　?。?）對瑞利索末菲衍射積分應用范圍進行了推廣，使其從僅適用于平面光闌擴展到適用于反射式曲面光闌，從而建立能夠分析非傍

2、軸諧振腔的數(shù)值計算公式。利用穩(wěn)相法，使該擴展的衍射積分能夠應用于一維情況。
　?。?）建立了平板波導腔理論模型，該模型不再將平板波導看做一個基模濾波器，而是考慮了其中高階模式的傳輸，能夠反映波導中模式傳輸過程對其與自由空間模式耦合的影響。同時，還證明了平板波導在E1模近似下總能量的99.47％可以耦合到束腰半徑為ω0=0.711α的自由空間基模厄米高斯光束中。
　?。?）從激光器設計中需要重點關注的衍射損耗、模式交叉與鑒別、

3、鏡面與輸出光場特性三方面入手，分析了一維圓弧型諧振腔和一維拋物線型諧振腔非傍軸光場特性。分析表明，非傍軸大菲涅爾數(shù)一維拋物線型諧振腔的最低階模式衍射損耗呈現(xiàn)出與傍軸小菲涅爾數(shù)球面鏡諧振腔類似的周期性變化，其模式鑒別因子同樣呈現(xiàn)明顯的周期性演化，其值在等效菲涅爾數(shù)變化的較大范圍內大于1.06，且峰值要高于圓弧型腔0.01，模式鑒別因子的峰值位置與衍射損耗的低谷位置重合。在設計非穩(wěn)腔時可以很好的利用拋物線型腔的這一點以提供更大的設計余量，消

4、除工藝參數(shù)的實際誤差對輸出模式造成的影響。同時，計算得到整形外光路中空間濾波器寬度取值約為0.8mm。
　?。?）采用平板波導腔基模近似下的定量分析得出適合板條鍍膜的材料及輸出光場偏振情況。在考慮高階模式情況下，得到了單對極板和雙對極板構成的平板波導腔模式鑒別因子及傳輸和耦合損耗隨波導長度波動變化的數(shù)據(jù)。這一結果是基模近似下無法得出的。數(shù)據(jù)表明，采用雙對極板情況下，在反射鏡取適當大曲率半徑（≥100mm）時，選取合適的波導長度可以