平面环形激光谐振腔光路变动理论研究

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本文建立了一个普通四边形折叠共面环形激光谐振腔的数学模型,通过改变这个模型中的某些设计参数,比如入射角Ai和边比值H,将此谐振腔模型推广到一些具体的谐振腔,包括正方形环形激光谐振腔和三角形环形激光谐振腔。利用增广的光线矩阵计算分析光路的变动,包括光路的平移和倾斜,具体分析了正方形和三角形环形激光谐振腔的光路变动。通过分析发现:镜子的曲率半径越大,激光腔的模体积越大,光轴的平移灵敏度越高而光轴的倾斜灵敏度越低;在环形激光谐振腔光路中的对称点处,大多数情况下,由于同一镜子失谐而导致其光轴在x轴和y轴分量上的平移灵敏度比值为一个常量1:[cos(Ai)]2。关于入射角Ai对三角形环形激光谐振腔光轴倾斜影响的详细情况也得出了具体结论;通过计算和分析,揭示了正方形环形激光谐振腔和两类三角形环形激光谐振腔的不同之处;经研究还发现,有些三角形环形激光谐振腔存在第二稳定区域,并且在第二稳定区域的右边缘,光轴倾斜灵敏度发生突变,这种突变的特性对于入射角Ai较小的谐振腔具有重要的意义。以上的发现对于腔设计、腔改进以及正方形和三角形环形激光谐振腔的准直是非常有意义的。
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