高斯镜平凹腔热变形对激光场模式的影响与稳定性分析

本文探讨了腔镜热变形对高斯镜平凹腔激光场模式的具体影响，主要通过边界元素法进行数值计算。这种方法将具有高斯反射镜的平凹腔的衍射积分方程转化为有限阶的矩阵方程，进而分析了腔内基模的场强、相位分布以及本征值的变化。研究发现，当腔镜的热变形量较小（如小于1.2λ）时，光场半径随变形量增大而略有增加，但整体上保持了良好的模式质量，不会出现明显的畸变，远场光斑聚焦特性基本不受影响，且基模本征值变化微乎其微，有利于激光器的功率输出和增益介质的优化利用。 然而，当热变形量增大到一定程度，如中心变形量超过1.2λ，光场分布开始出现畸变，远场光斑聚焦性能下降，中心强度也随之降低，基模本征值显著减小，这对激光束的质量和稳定性构成了潜在威胁。这种结果对于设计和优化高功率CO2激光器至关重要，因为高斯反射镜是此类激光器中常见的组件，其变形可能直接影响激光器的性能表现。 该研究强调了在高功率CO2激光器的实际应用中，尤其是在高温环境下，对高斯镜平凹腔的热变形效应进行深入研究的必要性，以确保激光器的稳定运行和高效输出。通过采用边界元素法，本文提供了一种定量分析和控制激光腔内模式行为的方法，对于激光技术领域的工程师和研究人员具有重要的参考价值。