Влияние конструкции юстировочного приспособления на стабильность характеристик лазера

Liu Zhigang, Tang Gengxiu, Zhang Chao, Zhu Jianqiang

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

C. Zhang, G. X. Tang, Z. G. Liu, and J. Q. Zhu Effect of adjustment structure design on laser stability (Влияние конструкции юстировочного приспособления на стабильность характеристик лазера) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 11. С. 24–35. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-11-24-35

C. Zhang, G. X. Tang, Z. G. Liu, and J. Q. Zhu Effect of adjustment structure design on laser stability (Влияние конструкции юстировочного приспособления на стабильность характеристик лазера) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 11. P. 24–35. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-11-24-35

Ссылка на англоязычную версию:

C. Zhang, G. X. Tang, Z. G. Liu, and J. Q. Zhu, "Effect of adjustment structure design on laser stability," Journal of Optical Technology. 88(11), 630-638 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000630

Аннотация:

Стабильность выходных характеристик лазера имеет решающее значение для работы лазерных систем. Важнейшую роль в достижении устойчивости конструкции играет стабильность и воспроизводимость характеристик юстировочных узлов. Представлена конструкция узла юстировки и результаты исследований его нестабильности. Проведено тестирование температурных уходов и воспроизводимости положения юстировки стандартных и усовершенствованных юстировочных узлов с двумя кинематическими схемами. Результаты показывают, что предложенные конструкции обладают существенно большей стабильностью.

Ключевые слова:

структура настройки, лазерная стабильность, регулировочный винт, угловой сдвиг, термический шок

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (61827816, 11875308 и 61675215), проекта Китайской академии наук по разработке научной аппаратуры (YJKYYQ20180024), Шанхайского проекта перспективного плана работ в области научных и технологических инноваций (19142202600) и Совместных исследований Китая и Израиля в области физики плазменного лазера, генерирующего сверхкороткие импульсы (19560713700).

Авторы выражают благодарность рецензентам журнала за ценные комментарии и предложения.

Коды OCIS: 120.0120, 140.3430, 220.4880

Список источников:

1. Danson C.N., Haefner C., Bromage J., Butcher T., Chanteloup J.C.F., Chowdhury E.A., Galvanauskas A., Gizzi L.A., Hein J., Hillier D.I., Hopps N.Q., Kato Y., Khazanov E.A., Kodama R., Korn G., Li R.X., Li Y.T., Limpert J., Ma J.G., Nam C.H., Neely D., Papadopoulos D., Penman R.R., Qian L.J., Rocca J.J., Shaykin A.A., Siders C.W., Spindloe C, Szatmári S., Trines R.M.G.M., Zhu J.Q., Zhu P., Zuegel J.D. Petawatt and exawatt class lasers worldwide // High Power Laser Sci. and Eng. 2019. V. 7(3). P. 1–54.
2. Zhu J.Q., Zhu J., Li X.C., Zhu B.Q., Ma W.X., Lu X.Q., Fan W., Liu Z.G., Zhou S.L., Xu G., Zhang G.W., Xie X.L., Yang L., Wang J.F., Ouyang X.P., Wang L., Li D.W., Yang P.Q., Fan Q.T., Sun M.Y., Liu C., Liu D., Zhang Y.L., Tao H., Sun M.Z., Zhu P., Wang B.Y., Jiao Z.Y., Ren L., Liu D.Z., Jiao X., Huang H.B., Lin Z.Q. Status and development of high-power laser facilities at the NLHPLP // High Power Laser Sci. and Eng. 2018. V. 6(04). P. 21–43.
3. Zhu J.Q., Xie X.L., Sun M.Z., Kang J., Yang Q.W., Guo A.L., Zhu H.D., Zhu P., Gao Q., Liang X., Cui Z.R., Yang S.H., Zhang C., Lin Z.Q. Analysis and construction status of SG-II 5PW laser facility // High Power Laser Sci. and Eng. 2018. V. 6(02). P. 115–127.
4. Huang J.C., Wang L.K., Duan Y.F., Huang Y.F., Ye M.F., Liu L., Li T. All-fiber-based laser with 200 mHz linewidth // Chinese Opt. Lett. 2019. V. 17(7). P. 75–78.
5. Yan L.L., Zhang Y.Y., Tai T.Y., Zhang P., Zhang X.F., Guo W.G., Zhang S.G., Jiang H.F. Multi-cavity-stabilized ultrastable laser // Chinese Opt. Lett. 2018. V. 16(12). P. 121403.
6. Jia Y.C., Chen F. Compact solid-state waveguide lasers operating in the pulsed regime: A review // Chinese Opt. Lett. 2019. V. 17(1). P. 012302.
7. Liu F., Xu J., Zhang Y., Sun M.Y., Zhu J.Q. Analysis on beam directing stability problem caused by micro vibration of optical components // Acta Optica Sinica. 2011. V. 31(11). P. 247–253.
8. Zhang J.W., Zhou Y., Wang S.L., Jing F., Feng B., Lin D.H. Influences of switch mirror mount on beam direction under micro vibration excitation // High Power Laser and Particle Beams. 2008. V. 05. P. 779–783.
9. Giesen P., Folgering E. Design guidelines for thermal stability in opto-mechanical instruments // SPIE Internat. Symp. Optical Science & Technol. Internat. Soc. Optics and Photonics. 2003.
10. Jacobs S.T. Variable invariables: Dimensional instability with time and temperature // Proc. SPIE. 1992. V. 10265. P. 102650I.
11. Baskaran R., Sivakumar P., Arivuoli D. Dimensional stability of mirror materials for opto-mechanical reference systems // Internat. J. Phys. Sci. 2013. V. 8(19). P. 997–1004.
12. Ni Y., Kan C.X., He L.B. Alloyed Au-Ag nanorods with desired plasmonic properties and stability in harsh environments // Photonics Research. 2019. V. 7(5). P. 558–565.
13. Leahy Z.N., Magner A.J., Hatheway A.E. Athermal mounting of optics in metallic housings // Proc. SPIE — Optomechanical Eng. 2013. V. 8836. P. 88360P.
14. Dewitt A.D. Development of a mirror mount suitable for laboratory and OEM applications // Proc. SPIE – The Internat. Soc. Optical Eng. 2019. V. 11100.
15. Maggie K., Laird M.C., and Jared R.M. A locking clamp that enables high thermal and vibrational stability for kinematic optical mounts // Proc. SPIE – Adaptive Optics Systems VI. 2018. V. 10703. P. 107032Q.
16. Throlabs, Inc. Polaris® Low-Distortion Kinematic Mirror Mounts. https: //www.thorlabs.com/newgrouppage9. cfm?objectgroup_id=6356#7328
17. Zhu J.Q., Tang G.X., Liu Z.G. Micro-movement subassembly for angle adjustment // United States Patent 10,289,150 B2, Mar. 14. 2019.

18. Alex E.C., Jason M.M. Differential adjustment apparatus // United States Patent 2005/0066763 A1, Mar. 31. 2005.
19. John W. Tip/tilt mirror mounts deliver accuracy, stability // Laser Focus World: The Magazine for the Photonics & Optoelectronics Industry. 2014. V. 50(11). P. 32–39.
20. Tapply J.K., Derby E.A., Gordon C.G., Vukobratovich D., Yorder P.R., Zweben C.H. Optical testing technique for the evaluation of mechanical mount thermal stability // Proc. SPIE. 1999. V. 3786. P. 386–394.
21. Zona J.P., Willis C.L. Testing boresight stability of opto-mechanical subassemblies // Proc. SPIE. 2001. V. 4444.1. P. 196–206.
22. Bullock K.T., Deyoung R.J., Sandford S.P. Angular alignment testing of laser mirror mounts under temperature cycling // NASA Technical Reports Server. 1997. NASA-TP-3661.
23. Long W.J., Pan J.T., Guo X.Y., Liu X.H., Lin H.L., Zheng H.D., Yu J.H., HEYUAN Guan H.Y., Lu H.H., Zhong Y.C., Fu S.H., Zhang L., Zhu W.G., Chen Z. Optimized weak measurement of orbital angular momentum-induced beam shifts in optical reflection // Photonics Research. 2019. V. 7(11). P. 1273–1278.
24. Wang D.H., Zhao J, Zhao X.Q., Zhang Y. Measurement and analysis on structure stability of optical mirror mounts with small aperture // Chinese J. Lasers. 2010. V. 37(S1). P. 308–311.