基于体布拉格光栅横模选择特性理论研究

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2、入＂’？Ｉ、胡静研究生姓名／；１：指导教师姓名袁孝：．＾专业名称光学工程研究方向先进激光技术所在院部苏州大学物理与光电？能源学部论文提交日斯２０１６年：ｎ月＿基于体布拉格光栅横模选择特性理论研究中文摘要基于体布拉格光栅横模选择特性理论研究中文摘要激光的光束质量会对激光的应用产生直接的影响。由于基模光束的衍射损耗小，能量集中，光束发散角小，在许多应用领域都要求激光器为基模输出。但是激光器的实际工作状态一般处在多模运转状态，含有高阶横模的激光束光强分布不均匀、光束发散角大及相干性

3、差。为了提高和改善激光器的输出光束质量，通常需要对谐振腔进行横模选择。传统的横模选择方法主要依赖改变腔型和使用小孔光阑等，但仍存在腔内损耗较大，模体积小，输出功率小等诸多问题。基于光热敏折变玻璃的体布拉格光栅以其优秀的角度选择性、光谱选择性、以及较高的损伤阈值等优点，广泛地应用于高功率激光系统中。本论文提出采用体布拉格光栅作为谐振腔的横模选择元件，并进行了横模选择的理论研究。首先，利用耦合波理论分析了不同光栅结构参数对体布拉格光栅衍射特性的影响及用于横模选择时的光栅参数设计，并分析了体布拉格光栅的角度选择性对不同高阶横模的衍射损耗和强度分布的影

4、响。其次，结合快速傅里叶变换法和耦合波理论建立了对体布拉格光栅谐振腔模式的求解算法，可计算出不同横模的强度分布和衍射损耗。最后，分别以透射型体布拉格光栅和反射型体布拉格光栅作为平行平面腔的腔内元件，建立了无源体布拉格光栅谐振腔模型。对体布拉格光栅谐振腔的模式进行求解，分析了其横模的模式特性，并对比分析了透射型和反射型体布拉格光栅角度选择性对横模近场及远场分布的影响。结果表明：在体布拉格光栅的角度选择性的作用下，平行平面腔不同横模的强度分布分别得到了优化，不同横模之间的衍射损耗差异增大。匹配谐振腔的腔型、增益以及调节体布拉格光栅的角度选择能力，可

5、有效扩大不同横模间的损耗差异，提高谐振腔的选模性能，从而实现基模输出。关键词：体布拉格光栅，横模选择，耦合波理论，快速傅里叶变换作者：胡静指导教师：袁孝（教授）IAbstractTheoreticalStudyofTransverseModeSelectioninLaserResonatorwithVolumeBragggratingsTheoreticalStudyofTransverseModeSelectioninLaserResonatorwithVolumeBragggratingsAbstractThequalityoflaserb

6、eamhasdirectimpactonthetheapplicationofthelaser.Duetothesmalldiffractionloss,energyconcentrationandsmallbeamdivergenceangle,thefundamentaltransversemodeisrequiredinmanylaserapplications.However,thelaserusuallyoperatesinmultimodesstate，andwillmaketheoutputlaserbeamwithnonunif

7、ormdistribution,largebeamdivergenceandpoorcoherence.Inordertoimprovetheoutputbeamquality,thetransversemodeselectionisrequiredinthelaserresonator.Thetraditionaltransversemodeselectionmethodmainlydependsontheresonatorparametersorusingasmallapertureintheresonator,buttherearesti

8、llhavesomeproblemneedtosolve,suchaslargediffractionloss,smallmodevolumeands