1 长春理工大学 物理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室,长春 130022
2 四川师范大学 物理与电子工程学院,成都 610068
采用多层相屏法和快速傅里叶变换法数值求解热晕方程,研究了复合贝塞尔高斯(cBG)光束大气传输过程中受热晕效应的影响。研究发现:由于热晕效应造成的光强和相位畸变,cBG光束会发生相位奇点移动和轨道角动量谱展宽,并产生模式串扰。当风速较小时,大气介质吸收激光产生的热效应较强,导致光束的模式串扰也较强。对于初始角量子数差值较大的cBG光束,其相对串扰能量较小,受热晕效应影响导致的模式串扰较弱。此外,还研究了旋转cBG光束的热晕效应,该光束的旋转特性使其在传输过程中四周都能得到均匀的扩展。因此,相较于非旋转cBG光束,旋转cBG光束的光强分布比更均匀,模式串扰更小。并且,随着旋转cBG光束的径向波数差值的增大,模式串扰减弱。综上,增大初始角量子数差值以及径向波数差值可以有效降低cBG光束的模式串扰。
复合贝塞尔高斯光束 热晕效应 大气传输 模式串扰 Composite Bessel-Gaussian beams Thermal blooming Atmospheric propagation Mode crosstalk
四川师范大学物理与电子工程学院,四川 成都 610068
采用数值模拟方法研究了大气非线性自聚焦效应对艾里光束上行大气传输特性和光束质量的影响,结果表明:大气自聚焦效应随着艾里光束指数截断因子的增大而增强,并会导致艾里光束的实际焦点向靶面移动。采用预散焦方法可使靶面上的光束始终保持艾里轮廓,同时可使靶面光强得到显著提高。本文得到了预散焦的焦距公式,并证实了其有效性。研究发现:预散焦后,即使光束功率远远超过了自聚焦临界功率,非均匀大气的自聚焦效应也不会破坏艾里光束的自加速特性,有助于地基激光束避开障碍物,清除空间碎片。在相同的功率下,艾里光束相比高斯光束在碎片靶面上有更高光强,并且艾里光束具有更强的抵抗自聚焦效应的能力。因此,艾里光束比高斯光束更适合地基激光对空间碎片的清除。
大气光学 艾里光束 非线性自聚焦效应 激光大气传输 传输特性 光束质量
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041007
四川师范大学物理与电子工程学院,四川 成都 610068
实际高能激光器(如半导体激光器、光谱合束系统)出射的激光存在椭圆分布的现象。高能激光在大气中传输时会遭遇非线性热晕效应,大气热晕效应对椭圆高斯光束传输特性的影响还未见报道。用解析和数值模拟方法研究了风控热晕下椭圆激光光束质量的优化问题,推导出了热畸变扭曲参数的解析公式,并证明了其正确性。研究表明:由于椭圆光束像散特性,大气热晕效应对其传输特性的影响与风向密切相关。当源平面处迎风方向的束宽越大(光斑面积相等)时,聚焦椭圆高斯光束受热晕效应的影响越弱,靶面光斑对称性越好,能量集中度越高,即靶面光束质量越好。因此,在实际工作中,聚焦椭圆高斯光束的短轴沿着大气的总体风向更有利于减弱热晕效应。并且,聚焦椭圆高斯光束达到稳态热晕的时间与源平面处沿风方向的束宽成正比。研究结论对高能激光大气传输的应用具有理论指导意义。
大气光学 大气传输 热晕效应 椭圆高斯光束 光束质量
1 四川师范大学物理与电子工程学院, 四川 成都 610101
2 四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
研究了热晕效应对相干合成和非相干合成的列阵平顶光束在大气中传输的影响。结果表明:当列阵平顶光束在大气中传输且存在横向风时,光斑呈月牙状;相干合成时,光斑内存在多个光强峰值;非相干合成时,光斑内始终保持一个峰值;相对于列阵平顶光束的相干合成,非相干合成受热晕的影响较小;光束阶数N越大的列阵平顶光束受热晕的影响越小,即相对于列阵平顶光束,列阵高斯光束(N=1)受热晕的影响更大;光束传输效率在自由空间中随着N的增大而减小,在大气中则随着N的增大而增大;在大气中且功率相同时,列阵平顶光束的传输效率优于列阵高斯光束的传输效率。
物理光学 大气光学 热晕效应 列阵平顶光束 相干合成 非相干合成
华南理工大学 材料科学与工程学院, 高分子光电材料与器件研究所, 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
研究了柔性非晶硅掺杂氧化锡(SiSnO,STO)薄膜晶体管的电学特性及其在弯曲状态下的电学特性。通过射频磁控溅射在聚酰亚胺(Polyimide,PI)衬底上制备出了柔性非晶硅掺杂氧化锡薄膜晶体管。通过对比不同退火温度的器件性能, 发现在300 ℃能获得最佳器件性能, 其饱和迁移率达到2.71 cm2·V-1·s-1, 开关比高于106, 亚阈值摆幅为1.95 V·dec-1, 阈值电压为2.42 V。对器件在不同曲率半径(5, 10, 20, 30 mm)状态下进行输出特性和转移特性测试, 发现其在弯曲状态下仍具有良好的电学性能。
柔性 硅掺杂氧化锡 薄膜晶体管 flexible silicon doped tin oxide thin film transistor
四川师范大学物理与电子工程学院, 四川 成都 610068
采用空域滤波方法和海洋湍流功率谱, 编制了海洋湍流中扩展物体漫反射光成像的模拟仿真程序, 研究了成像质量与海洋湍流参数和接收孔径之间的关系。研究发现, 随着海水湍流功率谱中由温度引起的海水折射率变化与由盐度变化引起的海水折射率变化的比率的增大, 海水温度方差耗散率的增大, 以及单位质量海水动能耗散率的减小, 海洋湍流的可见参数减小, 成像质量变差。该数值模拟方法为研究海洋湍流中扩展物体的漫反射光成像提供了一种可行、正确的方法。
海洋光学 湍流介质中成像 海洋湍流 漫反射 扩展物体 数值模拟 中国激光
2017, 44(11): 1105001
1 中航工业西安航空计算技术研究所, 西安 710068
2 中航工业西安飞行自动控制研究所, 西安 710065
时间触发协议(TTP)总线, 或称时间触发总线, 是一种用于安全关键实时控制系统的总线, 采用基于全局时间基的时间触发通信机制。针对时钟同步高精度、容错的要求, 研究了时间触发总线时钟同步算法, 在OMNeT++仿真环境下建立了节点机模型和时钟同步算法模型, 构建了时间触发总线系统模型, 对时钟同步算法进行仿真, 验证了同步算法。在同步周期足够的情况下, 可以达到1 μs以内的同步精度。
时间触发协议 总线 时钟同步算法 仿真 time-triggered protocol bus synchronization algorithm simulation
1 川北医学院 影像系, 四川 南充 637000
2 四川师范大学 物理学院, 成都 610068
3 川北医学院 基础医学院, 四川 南充 637000
给出了部分相干平顶光束通过非Kolmogorov湍流传输的湍流距离解析表达式,并研究了非Kolmogorov湍流的湍流广义指数、内尺度、外尺度和光束参数对部分相干平顶光束湍流距离的影响。研究表明: 湍流距离随相干参数、束腰、外尺度(当湍流广义指数的取值为3.6~4.0时)的增大而减小;随光束阶数、内尺度的增大而增大;随湍流广义指数先减小后增大,且在湍流广义指数取3.11时存在极小值,即光束扩展的极大值。同时利用湍流广义指数及光束参数,具体比较了湍流距离与瑞利区间的大小,并指出光束参数及湍流广义指数决定了湍流是否在瑞利区间内就能对光束扩展构成明显的影响。
部分相干平顶光束 非Kolmogorov湍流 湍流广义指数 湍流距离 瑞利区间 partially coherent flat-topped beams non-Kolmogorov turbulence generalized exponent parameter of the atmospheric turbulence distance Rayleigh range 强激光与粒子束
2015, 27(1): 011004
1 川北医学院基础医学院, 四川 南充 637000
2 四川师范大学物理学院, 四川 成都 610068
3 川北医学院影像系, 四川 南充 637000
求解出了部分相干环状光束在非Kolmogorov 湍流中的瑞利区间解析表达式,并研究了湍流参量(广义指数α 、内尺度l0 、外尺度L0 )和光束参数对光束瑞利区间的影响。研究表明,湍流中瑞利区间zR| turb 随湍流增强而减小,且始终小于自由空间中瑞利区间zR| free ;zR| turb 随L0 (当3.6 < α < 4 时)的增大而减小,随l0 的增大而增大;zR| turb 随α 的增大先减小后增大,且在α = 3.11 处时存在极小值。此外,湍流对于光束瑞利区间的影响随相干参数β 、束腰w0 增大和遮拦比ε 、光束阶数M(N ) 的减小而增大。
大气光学 部分相干环状光束 非Kolmogorov 湍流 广义指数 瑞利区间 遮拦比 激光与光电子学进展
2015, 52(2): 020101