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异面谐振腔中本征模式的传输特性研究

李东  温丹丹  赵建林  
【摘要】:作为新一代惯性导航器件,采用异面谐振腔(Nonplanar ring resonator)结构的四频差动激光陀螺近年来引起了人们的广泛关注。其优点是在克服环形激光器固有的频率闭锁效应的同时,可以有效地消除采用平面谐振腔结构的激光陀螺中旋光器件引起的损耗和背向散射,并有效降低腔内本征模式的椭圆度,从而极大地提高陀螺的测量精度。本文利用5×5传输矩阵分析了两种不同结构异面谐振腔的稳定性,给出了在四个镜面的入射角不相等的情况下,稳定性图像表现出的新的特性。同时,分析了腔内各处本征模式的特性,包括光束横截面上椭圆形光斑的长轴和短轴长度及方向,波前的曲率半径,光束横截面上等相位线的长短轴方向。结果表明,谐振腔的稳定性会受到腔中四个镜面上光束入射角的影响;腔内本征模式横截面的长短轴会随传输距离的变化而变化,但这两种不同结果的谐振腔,均存在一个对称点,在该对称点的两侧,本征模式长短轴随传输距离的变化相同;通过分析本征模式的光斑尺寸,可以直观地给出腔内本征模式的束腰位置。此外,文中还研究了高斯光束的波面曲率半径在腔内各处的变化,这将有助于确定高斯光束的波面形状和像散程度。这些分析可对于异面谐振腔结构的优化以及腔内光阑的设计和安放提供一定参考。

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