多模热不灵敏腔

多模热不灵敏腔是一种激光器设计，目的是减少因热效应引起的输出不稳定。热效应通常由于激光器在高功率泵浦下，激光介质（如固体激光棒）温度上升导致的折射率变化，进而影响到谐振腔内光束的传播特性。这种影响在激光加工、激光医疗等应用中是需要避免的，因为它们可能对激光器的输出特性造成不利影响。 ABCD定律是分析光学系统中高斯光束传输特性的工具，它考虑了光束通过光学系统各个组件时的变换规律。在本研究中，ABCD定律被用于推导多模热不灵敏腔的工作条件。g参数和g'参数是描述谐振腔稳定性的关键参数，它们可以反映出谐振腔的几何特性和光束的传播性质。使用g~*g'参数等价腔这一概念，可以更简单地推导出热不灵敏条件以及不同类型的热不灵敏腔应该满足的几何参数关系。 研究指出，多模热不灵敏腔的特点是其远场发散角对于泵浦参数的变化不敏感，或者变化非常小。这是因为适当选择的腔参数可以保证远场发散角稳定，即使在泵浦参数发生变化的情况下。这种设计概念与基模热稳腔有所不同，后者仅指基模（最低阶模式）在热效应下保持稳定，而多模热不灵敏腔是指所有模式（包括高阶模式）都能保持输出稳定。 研究中提到的“匹配镜”是一种特殊的输出耦合镜设计，它通过合适的内外曲率半径选择，使得光束在谐振腔中传播时保持稳定。此外，文中还探讨了对于不同类型的谐振腔，如两镜腔、望远镜腔和透镜腔，如何通过选择合适的腔参数来实现热不灵敏的效果。 在实验验证部分，通过钕玻璃激光器对理论结果进行检验，证明了使用ABCD定律和g~*g'参数等价腔概念推导出的热不灵敏条件是有效的。实验结果与理论分析相符合，说明了多模热不灵敏腔设计的可行性，并对高功率固体激光器的设计具有一定的参考意义。 从应用角度来看，多模热不灵敏腔的研究对于需要在严苛条件下稳定运行的激光系统，如激光加工设备和医疗激光器等，具有重要的实际价值。通过精确控制谐振腔的几何参数，可以有效减轻热效应带来的不稳定因素，提升激光系统的输出稳定性和可靠性。 多模热不灵敏腔的研究是固体激光器动力学稳定性研究领域的一个重要进展，它通过理论和实验的结合，为制造更加稳定和高性能的激光系统提供了新的设计思路。