搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高能光纤激光经准直系统后的光束质量研究

陶汝茂 司磊 马阎星 邹永超 周朴

引用本文:
Citation:

高能光纤激光经准直系统后的光束质量研究

陶汝茂, 司磊, 马阎星, 邹永超, 周朴

Optical quality of high-power fiber laser beams propagating through collimating systems

Tao Ru-Mao, Si Lei, Ma Yan-Xing, Zou Yong-Chao, Zhou Pu
PDF
导出引用
  • 应用光线光学的理论,对透镜的几何像差、热非线性等因素对光纤激光光束质量的影响进行了分析和计算,给出了激光通过多透镜光学系统后,光束质量参数M2与系统参数的一般关系. 研究了高能光纤激光通过准直系统后的光束质量. 研究结果表明,随着激光功率的增大,经准直系统后光束的光束质量存在最佳值,其对应的激光功率与准直系统参数有关,为高能光纤激光准直系统的设计提供了参考.
    Within the framework of the ray optics theory, the effects of heating effect and geometric aberration on optical quality of fiber laser beam are calculated and analyzed. An analytical expression for the beam quality parameter M2 of fiber laser beam propagating through a multilens optical system is derived as a function of the system parameter. The optical quality of high-power laser beam propagating through a collimating system is investigated. It is shown that a best optical quality can be found as the laser power increases and the corresponding laser power depends on the collimating system parameter. The investigation presents a reference for the design of high-energy fiber laser collimating systems.
    [1]

    Strohbehn J W, Walsh J L, Ulrich P B 1978 Laser Beam Propagation in the Atmosphere (Berlin: Spring-Verlag)p223

    [2]

    Hayes J N 1974 Appl. Optics 13 2072

    [3]

    Gebhardt F G 1975 Appl. Optics 15 1479

    [4]

    Fleck J A, Morris J R, Feit M D 1976 Appl. Phys. 10 129

    [5]

    Xu G Y, Wu J, Yang C P, He W G, Han Y 2008 Laser Technol. 32 548 (in Chinese) [徐光勇、吴 健、杨春平、何武光、韩 勇 2008 激光技术 32 548]

    [6]

    Chen D Q, Li Y K, Xu X S, Zhang X W 1993 High Power Laser and Particle Beams 5 243 (in Chinese) [陈栋泉、李有宽、徐锡申、张信威 1993 强激光与粒子束 5 243]

    [7]

    Ma Y X 2008 MS Thesis (Changsha: National University of Defense Technology) (in Chinese) [马阎星 2008 硕士学位论文 (长沙:国防科学技术大学)]

    [8]

    Liu S H 2003 Optoelectronic Technology & Information 16 1 (in Chinese) [刘颂豪 2003 光电子技术与信息 16 1]

    [9]

    Zhou P, Ma Y X, Wang X L, Ma H T, Xu X J, Liu Z J 2010 Chin. Phys. B 19 014202

    [10]

    Wang X L, Zhou P, Ma Y X, Ma H T, Xu X J, Liu Z J, Zhao Y J 2010 Chin. Phys. B 19 094202

    [11]

    Galvanauskas A 2004 Optics & Photonics News 15 42

    [12]

    Liu Z J, Zhou P, Xu X J 2008 High Power Laser and Particle Beams 20 1795 (in Chinese) [刘泽金、周 朴、许晓军 2008 强激光与粒子束 20 1795]

    [13]

    Lou Q H, Zhou J, Wang Z J 2003 Laser Technology 27 161 (in Chinese) [楼祺洪、周 军、王之江 2003 激光技术 27 161]

    [14]

    Ji H S 2005 Land-Based Air Defence Weapons 3 29 (in Chinese) [姬寒珊2005 地面防空武器 3 29]

    [15]

    Cai Y, Chen Y, Eyyuboglu H T, Baykal Y 2007 App. Phy. B 88 467

    [16]

    X. Chu, Z. Liu, Y. Wu 2008 J. Opt. Soc. Am. A 25 74

    [17]

    X. Ji and X. Li 2008 Acta Phys. Sin. 57 7674 (in Chinese)[季小玲、李晓庆 2008 物理学报 57 7674]

    [18]

    Ji X L, Tao X Y, Lv B D 2004 Laser Technology 28 514 (in Chinese) [季小玲、陶向阳、吕百达 2004 激光技术 28 514]

    [19]

    Jin G, Liu S F, Li S M, Chen H B, Ma J G 2002 Chinese Journal of Lasers 29 895 (in Chinese) [金 刚、刘顺发、李树民、陈洪斌、马佳光 2002 中国激光 29 895]

    [20]

    Penano J, Sprangle P, Ting A, Fischer R, Hafizi B, Serafim P 2009 J. Opt. Soc. Am. A 26 503

    [21]

    Zhou B K, Gao Y Z, Chen T R, Chen J H 2007 Princlples of Lasers 5th ed (Beijing: National Defense Industry Press) p82—84 [周炳琨、高以智、陈倜嵘、陈家骅 2007 激光原理 第5版 (北京:国防工业出版社) 第82—84页]

    [22]

    Sprangle P, Ting A Penano J, Fischer R, Hafizi B 2009 IEEE J. Quantum Elect. 45 145

    [23]

    Lü B D 2003 Laser Optics 3rd ed (Beijing: Higher Education Press) p99 (in Chinese) [吕百达 2003 激光光学 第3版 (北京:高等教育出版社) 第99页]

  • [1]

    Strohbehn J W, Walsh J L, Ulrich P B 1978 Laser Beam Propagation in the Atmosphere (Berlin: Spring-Verlag)p223

    [2]

    Hayes J N 1974 Appl. Optics 13 2072

    [3]

    Gebhardt F G 1975 Appl. Optics 15 1479

    [4]

    Fleck J A, Morris J R, Feit M D 1976 Appl. Phys. 10 129

    [5]

    Xu G Y, Wu J, Yang C P, He W G, Han Y 2008 Laser Technol. 32 548 (in Chinese) [徐光勇、吴 健、杨春平、何武光、韩 勇 2008 激光技术 32 548]

    [6]

    Chen D Q, Li Y K, Xu X S, Zhang X W 1993 High Power Laser and Particle Beams 5 243 (in Chinese) [陈栋泉、李有宽、徐锡申、张信威 1993 强激光与粒子束 5 243]

    [7]

    Ma Y X 2008 MS Thesis (Changsha: National University of Defense Technology) (in Chinese) [马阎星 2008 硕士学位论文 (长沙:国防科学技术大学)]

    [8]

    Liu S H 2003 Optoelectronic Technology & Information 16 1 (in Chinese) [刘颂豪 2003 光电子技术与信息 16 1]

    [9]

    Zhou P, Ma Y X, Wang X L, Ma H T, Xu X J, Liu Z J 2010 Chin. Phys. B 19 014202

    [10]

    Wang X L, Zhou P, Ma Y X, Ma H T, Xu X J, Liu Z J, Zhao Y J 2010 Chin. Phys. B 19 094202

    [11]

    Galvanauskas A 2004 Optics & Photonics News 15 42

    [12]

    Liu Z J, Zhou P, Xu X J 2008 High Power Laser and Particle Beams 20 1795 (in Chinese) [刘泽金、周 朴、许晓军 2008 强激光与粒子束 20 1795]

    [13]

    Lou Q H, Zhou J, Wang Z J 2003 Laser Technology 27 161 (in Chinese) [楼祺洪、周 军、王之江 2003 激光技术 27 161]

    [14]

    Ji H S 2005 Land-Based Air Defence Weapons 3 29 (in Chinese) [姬寒珊2005 地面防空武器 3 29]

    [15]

    Cai Y, Chen Y, Eyyuboglu H T, Baykal Y 2007 App. Phy. B 88 467

    [16]

    X. Chu, Z. Liu, Y. Wu 2008 J. Opt. Soc. Am. A 25 74

    [17]

    X. Ji and X. Li 2008 Acta Phys. Sin. 57 7674 (in Chinese)[季小玲、李晓庆 2008 物理学报 57 7674]

    [18]

    Ji X L, Tao X Y, Lv B D 2004 Laser Technology 28 514 (in Chinese) [季小玲、陶向阳、吕百达 2004 激光技术 28 514]

    [19]

    Jin G, Liu S F, Li S M, Chen H B, Ma J G 2002 Chinese Journal of Lasers 29 895 (in Chinese) [金 刚、刘顺发、李树民、陈洪斌、马佳光 2002 中国激光 29 895]

    [20]

    Penano J, Sprangle P, Ting A, Fischer R, Hafizi B, Serafim P 2009 J. Opt. Soc. Am. A 26 503

    [21]

    Zhou B K, Gao Y Z, Chen T R, Chen J H 2007 Princlples of Lasers 5th ed (Beijing: National Defense Industry Press) p82—84 [周炳琨、高以智、陈倜嵘、陈家骅 2007 激光原理 第5版 (北京:国防工业出版社) 第82—84页]

    [22]

    Sprangle P, Ting A Penano J, Fischer R, Hafizi B 2009 IEEE J. Quantum Elect. 45 145

    [23]

    Lü B D 2003 Laser Optics 3rd ed (Beijing: Higher Education Press) p99 (in Chinese) [吕百达 2003 激光光学 第3版 (北京:高等教育出版社) 第99页]

  • [1] 何婷, 田博宇, 邱蝶, 张彬. 基于直角锥面变形镜的薄管激光光束质量提升新方法. 物理学报, 2021, 70(17): 179501. doi: 10.7498/aps.70.20210603
    [2] 黄梓樾, 邓宇, 季小玲. 球差对高功率激光上行大气传输光束质量的影响. 物理学报, 2021, 70(23): 234202. doi: 10.7498/aps.70.20211226
    [3] 张志伦, 张芳芳, 林贤峰, 王世杰, 曹驰, 邢颍滨, 廖雷, 李进延. 国产部分掺杂光纤实现3 kW全光纤激光振荡输出. 物理学报, 2020, 69(23): 234205. doi: 10.7498/aps.69.20200620
    [4] 刘景良, 陈薪羽, 王睿明, 吴春婷, 金光勇. 基于中红外光参量振荡器光束质量优化的90°像旋转四镜非平面环形谐振腔型设计与分析. 物理学报, 2019, 68(17): 174201. doi: 10.7498/aps.68.20182001
    [5] 罗雪雪, 陶汝茂, 刘志巍, 史尘, 张汉伟, 王小林, 周朴, 许晓军. 少模光纤放大器中的准静态模式不稳定实验研究. 物理学报, 2018, 67(14): 144203. doi: 10.7498/aps.67.20180140
    [6] 周泰斗, 梁小宝, 李超, 黄志华, 封建胜, 赵磊, 王建军, 景峰. 基于透射型体布拉格光栅的两通道2.5 kW光谱组束输出. 物理学报, 2017, 66(8): 084204. doi: 10.7498/aps.66.084204
    [7] 姜曼, 马鹏飞, 周朴, 王小林. 基于多层电介质光栅光谱合成的光束质量. 物理学报, 2016, 65(10): 104203. doi: 10.7498/aps.65.104203
    [8] 吴真, 钟哲强, 杨磊, 张彬. 基于多层介质膜光栅的谱合成系统光束特性分析. 物理学报, 2016, 65(5): 054205. doi: 10.7498/aps.65.054205
    [9] 陈成, 梁静秋, 梁中翥, 吕金光, 秦余欣, 田超, 王维彪. 准直系统热光学效应对静态傅里叶变换红外光谱仪光谱复原的影响研究. 物理学报, 2015, 64(13): 130703. doi: 10.7498/aps.64.130703
    [10] 郭建增, 刘铁根, 牛志峰, 任晓明. 不同振荡放大比MOPA型化学激光器的数值模拟. 物理学报, 2013, 62(7): 074203. doi: 10.7498/aps.62.074203
    [11] 刘飞, 季小玲. 双曲余弦高斯列阵光束在湍流大气中的光束传输因子. 物理学报, 2011, 60(1): 014216. doi: 10.7498/aps.60.014216
    [12] 周丽丹, 粟敬钦, 李平, 王文义, 刘兰琴, 张颖, 张小民. 高功率固体激光装置光学元件"缺陷"分布与光束近场质量的定量关系研究. 物理学报, 2011, 60(2): 024202. doi: 10.7498/aps.60.024202
    [13] 肖玲, 程小劲, 徐剑秋. 分数自成像平面波导的光束组束. 物理学报, 2009, 58(6): 3870-3876. doi: 10.7498/aps.58.3870
    [14] 王文鹏, 许周速, 徐军, 陈钢. 封离式He-N2-CO2激光器横模特性的测量与分析. 物理学报, 2009, 58(8): 5423-5428. doi: 10.7498/aps.58.5423
    [15] 潘雷雷, 张彬, 阴素芹, 张艳. 掺Yb光纤激光器阵列谱合成系统的光束传输模型及光束特性分析. 物理学报, 2009, 58(12): 8289-8296. doi: 10.7498/aps.58.8289
    [16] 丁 莉, 刘代中, 高妍琦, 朱宝强, 朱 俭, 彭增云, 朱健强, 俞立钧. 高功率激光装置光束准直系统新型远场监测技术. 物理学报, 2008, 57(9): 5713-5717. doi: 10.7498/aps.57.5713
    [17] 王 宁, 陆雨田, 李晓莉, 焦志勇. InnoSlab混合腔输出光束质量的理论研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5632-5638. doi: 10.7498/aps.57.5632
    [18] 张 艳, 张 彬, 祝颂军. 谱合成光束特性的模拟分析. 物理学报, 2007, 56(8): 4590-4595. doi: 10.7498/aps.56.4590
    [19] 王屹山, 程光华, 刘青, 孙传东, 赵卫, 陈国夫. 可用于超精细加工的高重复率、高光束质量飞秒再生放大脉冲的产生研究. 物理学报, 2004, 53(1): 87-92. doi: 10.7498/aps.53.87
    [20] 王石语, 过 振, 傅君眉, 蔡德芳, 文建国, 唐映德. 抽运光分布对二极管抽运激光器振荡光光束质量的影响. 物理学报, 2004, 53(9): 2995-3003. doi: 10.7498/aps.53.2995
计量
  • 文章访问数:  8467
  • PDF下载量:  1061
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-11-03
  • 修回日期:  2010-12-08
  • 刊出日期:  2011-05-05

/

返回文章
返回