韓國漢陽大學(xué)的Ji Won Kim教授課題組提出了一種雙腔激光結(jié)構(gòu)的新型激光系統(tǒng)。通過簡單調(diào)節(jié)整副腔的振蕩損失，它的主腔可以產(chǎn)生具有期望強(qiáng)度截面的激光輸出。這種激光結(jié)構(gòu)簡單、靈活并且成本低，將有益于一系列需要具有高功率，且具有定制強(qiáng)度截面或時變強(qiáng)度截面的激光束的應(yīng)用。
在材料加工應(yīng)用領(lǐng)域，到達(dá)加工件的激光束強(qiáng)度分布決定了誘導(dǎo)損傷區(qū)的結(jié)構(gòu)以及對損傷區(qū)周圍的影響，因此對針對激光束的強(qiáng)度截面進(jìn)行剪裁將很具吸引力。此外，如果能對激光束的強(qiáng)度截面施加時間上的調(diào)制，這在激光加工質(zhì)量的精細(xì)化管理、以及在時間域和空間域上對粒子精細(xì)操控等諸多領(lǐng)域內(nèi)有重要價值。
最近，韓國漢陽大學(xué)ERICA校區(qū)的Ji Won Kim教授課題組提出了一種雙腔激光結(jié)構(gòu)的新型激光系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新之處在于，通過簡單調(diào)節(jié)整副腔的振蕩損失，它的主腔可以產(chǎn)生具有期望強(qiáng)度截面的激光輸出。他們的實(shí)驗(yàn)已可產(chǎn)生TEM00或LG0n模式的激光輸出，也可以通過調(diào)節(jié)副腔得到甜甜圈狀和類似平頂帽狀的激光束輸出，這證明了該激光器結(jié)構(gòu)的有效性。這種結(jié)構(gòu)簡單靈活且成本低，但激光功率的標(biāo)定仍然是個挑戰(zhàn)。
之后，作者團(tuán)隊(duì)克服了這個困難，利用精心設(shè)計(jì)的三級端面抽運(yùn)Nd:YVO4放大系統(tǒng)對Nd:YAG雙腔主振蕩器的激光輸出進(jìn)行了有效的定標(biāo)。通過調(diào)整聲光調(diào)制器的衍射損失，在1-100 Hz重復(fù)頻率范圍內(nèi)對實(shí)現(xiàn)了輸出激光束的強(qiáng)度截面的時間調(diào)制。相關(guān)成果發(fā)表在Chinese Optics Letters 2017年第12期上(S. H. Noh et al., High power generation of adaptive laser beams in a Nd:YVO4 MOPA system )。
“這種激光結(jié)構(gòu)簡單、靈活并且成本低，將有益于一系列需要具有高功率，且具有定制強(qiáng)度截面或時變強(qiáng)度截面的激光束的應(yīng)用。” 該課題組的Ji Won Kim教授說道。
他們接下來的工作將會集中在所建議結(jié)構(gòu)的脈沖的模式運(yùn)轉(zhuǎn)，例如通過調(diào)Q和鎖模，以產(chǎn)生高峰值的脈沖輸出，并探索獲得快速橫向模式切換的途徑。
和Nd:YAG雙腔主振蕩器組合的三級Nd:YVO4放大器。所采用的光斑截面在放大器中得很好的保持（左下圖），同時輸出光束強(qiáng)度截面可以被時域調(diào)制（右下圖）。
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