对于高功率激光应用，人们希望激光器输出高能量和低发散角的光束，使强激光经过远距离传输后仍具有高的功率密度。实际工作中，常用球面镜激光谐振腔难以在短增益介质下同时获得高功率和高光束质量的激光输出。选模光阑和折叠腔可以提高输出光束质量，但降低了输出功率或增加了系统的不稳定性。激光光束质量改善一直是激光科学研究中的一个热点课题。
武汉光电国家实验室工业激光器研究团队一直致力于高功率高光束质量激光器的研究，在新型谐振腔的研究中，获得授权发明专利3项，申请发明专利2项。该团队的博士秦应雄，教授唐霞辉、朱晓、李正佳，讲师柳娟、彭浩，工程师邓前松，博士生肖瑜，硕士生王度等人用提出了一种新型激光谐振腔，即环形凹面镜激光谐振腔，该谐振腔由一个环形凹面反射镜和一个平面输出镜组成。理论模拟表明，菲涅尔系数为8.05的环形凹面镜激光谐振腔的输出光束M2因子接近于菲涅尔系数为2.01的平凹稳定腔的输出光束M2因子，环形凹面镜激光谐振腔的模体积为平凹稳定腔模体积的四倍。利用该谐振腔在高功率横流CO2激光器进行了试验研究，输出光束为等相位面的环形光斑，即近场为环形分布，远场（聚焦处）为中央亮斑分布。相同光阑尺寸的平凹稳定腔和环形凹面腔对比研究表明，在激光功率没有明显降低的情况下，输出光束的M2因子由平凹稳定腔的7.5提高了1.9。环形分布光束可以降低谐振腔镜片和外光路镜片的热畸变，对于高功率激光器的工业应用非常有意义。这种谐振腔结构简单，进一步解决其失调稳定性问题，将有助于该类谐振腔在多种工业激光器中获得应用。此项工作的结果发表在Optics Letters., 2009, 34 (7), pp 1120–1122。
该研究工作得到国家“ 十一五”支撑计划（2007BAF11B01），国家自然科学基金（608088005）、湖北省自然科学基金(2008CDB327)的的资助。
(责任编辑：姚远)
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