Author Affiliations
Abstract
1 School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Key Laboratory of High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 National Laboratory on High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The self-focusing phenomenon of partially coherent beams (PCBs) was simulated using the complex screen method combined with the split-step Fourier method to solve the nonlinear Schrödinger equation. Considering the propagation of Gaussian Schell-model beams in a nonlinear medium as an example, the suppression effects of intensity, propagation distance, and spatial coherence on small-scale self-focusing were demonstrated. Simulations of overall and small-scale self-focusing using this method were compared with the existing literature to demonstrate the validity of the method. This method can numerically analyze the degree of self-focusing in PCBs and advance the study of their nonlinearity.
partially coherent beams self-focusing nonlinearity complex screen method Gaussian Schell-model Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 071901
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
高功率激光装置是一个复杂的有源巨型光学工程，其性能指标要求逼近科学技术与物理极限。驱动器研制有物理设计、工程光学和结构工程设计三大过程，工程光学在其中起着重要作用。高功率激光装置工程光学设计需遵循其特有的设计原则和要点，以保证装置的高性能。根据驱动器设计指标和设计特点，从总体光学设计、光束质量控制以及光束打靶精度控制方面，综述了高功率激光装置工程光学设计中的关键科学技术问题以及相应解决方法，为未来高功率激光驱动器的发展提供必要的工程设计参考。
光学设计 惯性约束聚变 神光装置 工程光学 激光光学
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
2 上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210
3 中国科学技术大学物理学院，安徽 合肥 230026
研究了当激光增益介质存在热效应时，腔长变化对4F简并激光腔最大横模阶数及光谱结构的影响。计算和实验结果表明，当简并腔中存在热效应时，腔长偏离理想位置会引起横模拍频带宽变宽，输出光谱的精细结构发生变化；同时腔中光阑位置处的基模半径随之变大，最大横模阶数减小，光场空间相干性增大。进一步分析发现，最大横模阶数对激光腔长非常敏感，腔镜与理想位置的微小距离会导致最大横模阶数的显著减少。通过在腔内加入负透镜或者将增益介质端面加工成曲面并对热效应进行补偿，可以增加腔内模式数量，这有利于降低激光光场的空间相干性。
激光器 空间低相干 简并腔 热效应 中国激光
2022, 49(24): 2401002
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
提出了一个新型水基宽带超材料吸波结构,利用水在微波波段优异的电磁特性,使该结构对于入射电磁波的吸收率在8.2~78.32 GHz频段内始终保持90%以上。当电磁波的入射角度变化时,吸波器仍然具有优异的吸收性能,尤其是在横磁模式下,即使入射角度达到70°时吸收率基本仍能全部保持在90%以上;由于设计的吸波器为完全的中心对称结构,因此极化角度对其吸收特性的影响十分微弱;调整温度在0~100 ℃范围内变化时,该吸波器在整个仿真频段内几乎始终保持90%以上的高吸收率。所提出的吸波结构不仅具有宽带高吸收率特性,且具有广角入射、极化无关以及热稳定的优异性能。该吸波结构可通过3D打印技术进行制备,大大降低了制作的复杂度和成本,对于新型宽带介质吸波器的应用和发展具有十分重要的作用。
材料 超材料 超宽带 吸波器 广角 热稳定 中国激光
2021, 48(16): 1613002
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
设计了一种超材料三维模型,由闭合方环和4个开口谐振方环通过正、反向双开口方环与闭合方环相互耦合来组成,在太赫兹范围内具有多波段电磁诱导透明(EIT)效应。该结构分别实现了在1.21、1.46、1.61、1.98THz这四波段的电磁诱导透明现象,并且谐振强度均达到0.9左右。通过将结构单元进行拆分并相互对比分析,研究了该超材料结构产生多波段EIT效应的物理机理,并重点分析了开口大小、闭合方环尺寸对EIT强度与带宽的影响。通过对三维立体结构仿真分析可知,所设计的超材料不仅在多个波段获得了较高的折射率灵敏度,还具有高强度、多频点的慢光效应。因此,其在折射率传感与光缓存器件等领域,具有良好的应用前景。
材料 超材料 电磁诱导透明 多波段 太赫兹 慢光效应
1 长春理工大学 电子与信息工程学院, 长春 130000
2 长春理工大学 空间光电技术研究所, 长春 130000
3 长春光客科技有限公司, 长春 130000
为了提高动态大气湍流模拟相位屏时间上的模拟精度, 提出了利用时间协方差测量时间相关性的方法, 在基于液晶空间光调制器(LC-SLM)的大气湍流相位屏模拟方法、时间特性等方面开展了研究。采用功率谱反演法生成湍流模拟相位屏, 给出了时间变量及时间功率谱的计算方法, 搭建了基于LC-SLM的大气湍流相位屏模拟实验系统, 并对上述方法进行了实验验证。实验结果表明: 激光畸变损失情况下, 时间协方差的计算误差可控制在8.0％左右, 且该模拟方法下相位屏的时间模拟精度较好。
大气湍流 时间相关性 时间协方差 功率谱反演法 相位屏 atmospheric turbulence time correlation time covariance power spectrum inversion method phase screen
由于空间狭小且不能通视, 分离扇回旋加速器的检修与准直复位一直困扰着机械准直人员。加上时间紧张, 如何快速准确找到故障原因和准确复位是保证加速器正常运行所必须思考的问题。分析了磁通道的工作原理和传动机制, 建立了有效的传动监测模型, 标定并改善了电机的传动性能。基于多重坐标系转换总结出一种快速安装的方法, 快速复位精度满足物理要求, 保证束流的顺利引出。该方法精度满足实验要求(不超过0.2 mm), 具有可继承性, 能够为相关加速器类似元器件的检修与准直工作提供依据。
分离扇回旋加速器 磁通道 准直 横向聚焦 传动原理 坐标转换 separated sector cyclotron MSE3 alignment horizontal focus transmission principle coordinate transformation 强激光与粒子束
2018, 30(6): 065101
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学技术大学 核科学技术学院, 合肥 230026
武威重离子治癌装置回旋注入系统由自重50余吨的回旋加速器和离子源等多个元件组成,由于离子源和回旋加速器的上下共架结构及回旋注入系统自身过于紧凑等原因,给各元件的安装准直工作增加了难度。借助于激光跟踪仪和三维控制网,通过自下而上分级准直安装及高空架设仪器的方法,克服了通视条件不足等困难,有效提高了工作效率,所有的安装元件误差都控制在0.10 mm以内,其结果好于该装置的安装精度要求。回旋注入系统已成功出束,各项指标均已达到或优于设计指标,从而验证了准直安装工作的准确性与可行性。
重离子治癌 三维控制网 激光跟踪仪 回旋加速器 坐标转换 heavy ion therapy three dimensional control network laser tracker cyclotron coordinate conversion 强激光与粒子束
2016, 28(10): 106003
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学技术大学 核科学与技术学院, 合肥 230006
武威重离子治癌装置高能线爬升段上下跨度约为18 m,由于超大超重元件的悬空安装和狭小的安装空间及通视条件不足,使得就位时磁铁的位置及角度与地面做标定时不同,给准直安装工作带来了挑战.借助于激光跟踪仪和三维控制网,通过多重坐标转换,探索了一种新的方法,消除了爬升段磁铁调节时角度带来的偏差,有效提高了准直安装的工作效率,使得最后所有的磁铁安装各向安装误差均控制在0.10 mm以内,其结果优于该装置的精度要求,为整体安装进度提前提供了有力保证.
重离子治癌 三维控制网 激光跟踪仪 准直安装 坐标转换 heavy particle therapy three dimensional control network laser tracker alignment coordinate conversion 强激光与粒子束
2015, 27(8): 085102
