离轴抽运厄米-高斯模固体激光器*

连天虹 王石语 寇科 刘芸

1) (西安理工大学机械与精密仪器工程学院， 西安 710048)2) (西安电子科技大学物理与光电工程学院， 西安 710071)(2020 年1 月13日收到; 2020 年3 月7日收到修改稿)

给出了离轴抽运固体激光器多模速率方程组在阈值附近的小信号求解方法， 用这种方法研究了模式随离轴量的变化以及厄米-高斯模的竞争行为. 抽运光斑较小时， 离轴量增加高阶模式依次出现; 抽运光斑较大时， 模式变化呈现复杂性. 用小信号近似得到的模式光子数比例与较高抽运功率下数值求解速率方程组的结果接近， 表明可以用该方法估算实际较高功率激光器的模式分布， 这可以方便这类激光器的研究. 对离轴抽运下的多厄米-高斯模激光器， 阈值附近的模竞争体现为， 随着抽运功率的增加， 第一个净增益由负变正的模式， 光子数随即开始增加， 增加趋势接近线性. 而第二个净增益由负变正的模式， 光子数并不立即开始增加，而要等到抽运功率进一步增加后才开始增加， 其开始增加后第一个模式的增长趋势变缓. 从动态过程看， 各个模式经过交叉尖峰和交叉弛豫振荡竞争后， 逐渐达到稳态. 实验获得了HG00-HG50模光束， 实验所得到的模式分布与理论计算结果符合很好.

1 引 言

厄米-高斯(Hermite-Gaussian， HG)光束在光通信[1]、涡旋光束产生等方面具有重要的应用价值[2，3]，因此， 这类光束的产生一直备受研究人员的关注.在低功率情况下， 通常可用空间光调制器将基模高斯光束转换为HG光……