[发明专利]大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法及谐振腔

权利要求书

1.一种大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法，其特征在于，包括：

S1，设置激光谐振腔的初始自由曲面面型，并对所述初始自由曲面面型作多维变换，得到多个变换自由曲面面型；

S2，分别计算裸腔情况下所述初始自由曲面面型和各所述变换自由曲面面型中基模的单模功率因子，将所述单模功率因子中最大单模功率因子对应的面型设置为下次迭代的初始自由曲面面型；

S3，重复执行所述S1-S2，直至执行次数或多维变换幅度达到相应的阈值，并将最后一次执行S2时得到的最大单模功率因子对应的面型设置为全局最优自由曲面面型；

S4，计算含增益模型情况下所述全局最优自由曲面面型的激光模式和输出功率；

S5，根据所述激光模式和输出功率调整光束质量控制因子，并将所述全局最优自由曲面面型设置为下次迭代的初始自由曲面面型；

S6，重复执行所述S1-S5，直至最后一次执行S4时得到的激光模式和输出功率满足预期目标，根据最后一次执行S4时的全局最优自由曲面面型和光束质量控制因子设计所述激光谐振腔。

2.如权利要求1所述的大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法，其特征在于，所述单模功率因子为：

其中，P为所述单模功率因子，A为所述光束质量控制因子，I_S为饱和光强，V为输出镜反射率，λ为谐振腔传输矩阵的特征值，g₀为小信号增益，l为工作物质长度，f(s)为归一化模式光强分布。

3.如权利要求2所述的大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法，其特征在于，所述谐振腔特征矩阵为：

L＝M₁DM₂D

其中，M₁为输出镜的特征调制矩阵，M₂为尾镜的特征调制矩阵，D为衍射积分传输矩阵。

4.如权利要求1所述的大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法，其特征在于，当傍轴近似公式成立时，所述S1中设置的初始自由曲面面型为凹面镜面型。

5.如权利要求1所述的大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法，其特征在于，所述S2中利用模式搜索算法在所述单模功率因子中搜索出所述最大单模功率因子。

6.如权利要求1所述的大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法，其特征在于，所述S4中将所述全局最优自由曲面面型代入设置有增益模型的Fox-Li迭代中，计算所述激光模式和输出功率。

7.如权利要求1-6任一项所述的大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法，其特征在于，所述预期目标包括：所述激光模式中的激光具有准平顶分布，且激光光斑宽度与工作物质的横向尺寸之间的差值小于预设阈值；所述输出功率大于功率阈值。

8.一种谐振腔，其特征在于，所述谐振腔由如权利要求1-7任一项所述的大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法设计得到。