【摘 要】
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在谐振腔中激发厄米-高斯（HG）光束然后转换为拉盖尔-高斯（LG）光束是用固体激光器产生涡旋光的一种重要方法,这种方法具有结构简单、模式质量高等优点。本论文通过离轴泵浦固体激光器产生高功率的脉冲涡旋光束。建立了离轴泵浦下固体激光器的多模振荡速率方程模型,通过数值计算,研究了模式分布与离轴量、泵浦光半径和泵浦功率的关系。结果表明:当泵浦光斑半径较小时可以得到单一模式输出,随着离轴量的增加模式依次交替
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号:61805196）； 陕西省自然科学基础研究计划（编号:2020JM-465）； 西安市科技计划项目（编号:2020KJRC0079）；
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在谐振腔中激发厄米-高斯（HG）光束然后转换为拉盖尔-高斯（LG）光束是用固体激光器产生涡旋光的一种重要方法,这种方法具有结构简单、模式质量高等优点。本论文通过离轴泵浦固体激光器产生高功率的脉冲涡旋光束。建立了离轴泵浦下固体激光器的多模振荡速率方程模型,通过数值计算,研究了模式分布与离轴量、泵浦光半径和泵浦功率的关系。结果表明:当泵浦光斑半径较小时可以得到单一模式输出,随着离轴量的增加模式依次交替输出;当泵浦光斑半径较大时,模式不能依次交替出现。多模振荡过程中,泵浦功率在阈值附近时,各模式输出功率呈现出复杂波动,当泵浦功率远高于阈值功率时,各模式输出功率随泵浦功率线性增加,模式比例基本保持不变。该计算分析结果可为高功率离轴泵浦固体激光器的设计提供参考。设计并建立了离轴泵浦连续固体激光器实验系统,研究了输出模式与离轴量的关系。实验表明,随着泵浦功率的增加,需要对各模式的离轴量进行修正。理论分析表明,这是离轴热透镜使得有效的离轴量减小引起的。实验产生了连续HG00～HG70模光束,其中HG10光束、HG20光束、HG30光束的功率分别可达到1.58 W、1.43 W、1.31 W。建立了离轴泵浦声光调Q固体激光器实验系统。产生了脉冲HG光束,并通过模式转换获得了LG10、LG20和LG30模涡旋光。在10 kHz重复频率下,三个模式的平均功率分别达到了 1.31 W、1.23 W 和 1.14 W,脉冲宽度分别为 50.33 ns、51.62 ns 和 54.75 ns。对应的单脉冲能量分别为0.13 mJ、0.12 mJ和0.11 mJ,峰值功率分别为2.6 kW、2.3 kW和 2.0 kW。
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