正支共焦非稳腔输出功率计算方法与应用

"这篇论文详细探讨了正支共焦非稳腔的输出功率方程及其数值计算方法。通过分区积分技术，作者成功推导出一个能够准确反映实验数据的方程，这对于理解和优化非稳腔的性能至关重要。" 在激光物理学中，非稳腔因其独特的光学特性，如大横模体积和优良的光束质量，被广泛应用在高功率激光器中。然而，由于求解菲涅耳衍射积分方程的数学难度，关于非稳腔输出特性的研究相对较少。这篇论文由程祖海、何煎辉和李再光共同撰写，他们提出了一种新的分区积分方法，解决了这一难题。 论文首先介绍了正支共焦非稳腔的基本结构，其中包含了向右传播的球面波（由波矢kj表示）和向左传播的平面波（由波矢k2表示）。这两个振荡模式在腔内的相互作用决定了腔的输出特性。在轴对称的假设下，球面波和平面波的复振幅分别用公式(1)和(2)表示，其中包含振幅系数、相位信息和时间变量。 为了简化计算，作者采用了旁轴近似和均匀增益分布的假设。这些假设允许他们将腔内的光场分为两个区域：一个是球面波和平面波同时存在的区域，另一个仅包含单一平面波的区域。通过分区积分，他们推导出一个能准确匹配实验数据的输出功率方程。这一成果使得理论计算与实验结果高度吻合，大大节省了计算时间和工作量。 论文进一步展示了如何在PDP-11/70计算机上进行数值计算，并且在HGL-84型5kW CO2激光器上应用了该理论。通过计算，设计出的正支共焦非稳腔实现了3.8kW的基模输出功率，电光转换效率高达9.8%，这是一个非常显著的成就。 这篇论文提供了正支共焦非稳腔输出功率方程的详细推导和数值计算方法，对于理解和优化这类激光腔的性能具有重要指导意义。这种方法不仅在理论上验证了非稳腔的设计，还在实践中实现了高效激光输出，为高功率激光器的设计提供了有力工具。