期刊基本信息
创刊：
1974年 • 半月刊
名称：
中国激光
英文：
Chinese Journal of Lasers
主管单位：
中国科学院
主办单位：
中国科学院上海光机所
中国光学学会
中国光学学会
出版单位：
中国激光杂志社
主编：
李儒新
执行主编：
罗毅
副主编：
骆清铭 张镇西 李学春 陈岐岱 顾冬冬 周朴
ISSN：
0258-7025
刊号：
CN 31-1339/TN
电话：
021-69917051
邮箱：
地址：
上海市嘉定区清河路390号
邮编：
201800
定价：
155元/期
中国激光 第31卷 第s1期
在室温下用多种半导体激光器(LD)输出光束照射真空中的纳米材料,样品呈现可见、刺眼的强白光新辐射。不同纳米材料 的发光情况既有共性,又有个性,如某些半导体材料不仅发射可见光而且还产生很强的紫外光,其实例就是常规的InGaAs多量子 阱LD中自身的深紫外辐射现象。
激光物理 纳米特征辐射 半导体激光器 光谱测量 深紫外辐射 
估算了毛细管放电类氖氩46.9 nm软X射线激光的放电参数,讨论了放电过程中毛细管阻抗特性的变化.并从等离子体Z箍缩效应的原理出发,根据产生高温、高密度等离子体的雪耙模型,建立了毛细管放电条件下的方程组,对等离子体柱半径及等离子体坍塌时间进行了计算.
等离子体 毛细管放电 X射线激光 Ζ箍缩 在悬垂液滴构成的圆形谐振腔中,用若丹明-640染料的激光增益增强了弱增益拉曼模式的受激拉曼散射(SRS)强度.在获得最佳染料浓度和抽运强度后,将这种方法用于探测二元混合物形成的悬垂液滴中的少量化合物,并把此少量化合物(乙醇溶液中的甲醇、水溶液中的乙醇)在悬垂液滴中的SRS探测极限提高了近一个数量级.悬垂液滴光滑的荧光和激光光谱曲线,避免了从荧光和激光光谱中分辨SRS谱线的困难.
激光光谱学 受激拉曼散射 染料激光增益 悬垂液滴 二元混合物 简要介绍了HL-1M托卡马克上用激光汤姆逊散射测量等离子体电子温度的方法,阐述了相对论蓝移的原理和数据处理的方法,给出了HL-1M托卡马克上电子温度相对论修正的估算公式.散射谱中心频率蓝移量近似和电子温度成正比,在电子温度只有几百eV的情况下,散射谱中心蓝移较小,当电子温度达几千eV的情况下,散射谱中心蓝移较大.电子温度的误差与电子温度的4次方成正比,在电子温度较高即1 keV以上时,不考虑相对论效应会造成测置的结果有较大的误差,误差有时达到100～200 eV.而在电子温度较低即只有几百eV时,不考虑相对论效应只对结果造成较小误差,-般只有5～60eV.
精密工程测量 相对论蓝移 电子温度 汤姆逊散射 利用衍射光栅方程,分析可见光谱区标准光源的特征谱线的多级衍射特征,对标准光源的多级衍射进行计算机模拟计算,确定其多级衍射光强分布.测量汞灯特征谱线和He-Ne激光谱线的多级衍射谱分布,确定多级衍射谱的各级级次.对所得数据处理,做出拟合曲线,以多项式拟合方法求得拟合方程.以连续CO2激光器输出激光进行检测,同时以谱线分析仪监测,经过测量其波长,验证红外光栅单色仪定标准确.
应用光学 TEA СО2激光器 光栅单色仪 定标 谐波振子数学模型是TEACO2激光振动动力学的一种表述,它是对复杂温度模型的一种简化.以四个特征变量表征CO2的三个振动态和N2分子的振动态的能量变化,把激光腔内输出光强、光通量、气体温度与四个特征变量随时间变化率相联系,建立数学方程.改变激光器各种参量,可计算得到其对脉冲波形的影响.由激光光强,可求得激光输出功率和能量,为激光器的优化设计提供重要的理论依据.经过实验验证,理论计算值与实验结果基本相符.
TEA CO2激光器 激光动力学 谐波振子模型 在实验室前期工作的基础上,应用CO2激光器动力学的六温度模型进一步对于Q开关CO2激光器动力学过程进行分析,计算了气体平均温度和激光器等效腔长的变化导致的激光工作谱线频率偏离增益曲线中心对调Q激光脉冲峰值功率、脉冲建立时间和脉冲宽度的影响.目的是为了能够使电光调Q射光器波导CO2激光器应用于外场环境工作打下基础.
激光动力学六温度模型 电光Q开关 气体工作平均温度 脉冲建立时间 近年来热原子电磁感应透明(EIT)和相干布局俘获(CPT)已有相当多的报道,在三能级A型系统中,双光场能够诱导原子基态相干并且导致吸收减小.从实验上研究了A型Cs原子气固界面反射光谱中的暗共振现象.实验中将Cs原子蒸气加热到150℃左右,抽运光调谐到6S1/2(F=4)→6P3/2(F'=3)附近,探测光在6S1/2(F=3)→6P3/2并以近垂直入射到Cs炉表面,实验中观察并讨论了抽运光在不同强度和失谐情况下探测光选择反射光谱中的暗共振.结果可知在大的抽运光强的作用下,亚多普勒结构的反射光谱在共振位置出现了明显的感应透明现象.实验结果对研究无多普勒效应的原子相干,以及原子-器壁碰撞,长程原子-器壁相互作用,器壁表面原子速度分布有一定的意义.
量子光学 选择反射光谱 暗共振 原子相干 在高平均功率激光倍频系统中,非线性倍频晶体吸收剩余能量后温度急剧变化,可能导致相位匹配条件破坏,极大程度地减小倍频转换效率.为了获得高效稳定的倍频输出,研制了一种恒温控制系统,该系统采用新型集成温度传感器AD590探测晶体温度,半导体制冷器调节温度,系统温度精度达0.1℃.
介绍一种氙灯抽运的单脉冲皮秒Nd:YAG倍频激光器,该激光器由振荡级、单脉冲选取、放大级、倍频和扩束准直等部分组成,激光器的振荡级利用被动锁模染料产生的锁模序列脉冲激光,经过单脉冲选择部分选取出其中的一个单脉冲,此单脉冲经过激光器放大部分的放大和倍频晶体的倍频后,激光器最终可输出能量达到120 mJ、波长为532 nm的单脉冲激光.该激光器的振荡级采用自行研制的光漂移控制仪,使激光器输出激光的外触发同步精度优于2μs.
激光技术 单脉冲选取 被动锁摸 激光漂移 同步精度 倍频 专门设计了激光放电管的套筒结构及合页式圆筒状加热装置,并在激光器脉冲放电电源系统中,采用了单级磁脉冲压缩器,使CuBr激光器在输出功率、稳定度及器件寿命等性能得到显著提高.
激光技术 CuBr激光器 放电管 加热装置 磁脉冲压缩器 报道了应用φ100 mm和φ200mm两种芯径光纤作为相位共轭镜时,四通放大主振荡功率放大器(MOPA)系统的SBS能量反射率、稳定性、保真度、输出能量等性能参量的变化趋势.应用φ100mm光纤时四通放大系统最大输出能量为6mJ,可以获得的最大反射率为41%,SBS能量阈值约为0.73 mJ;应用φ200mm光纤时可以获得最大激光输出能量为21mJ,可以获得的最大反射率为37%,SBS能量阈值约为1.1mJ.
光纤 四通放大 受激布里渊散射 主振荡功率放大器 回顾了近年来国际和国内超短脉冲激光技术的发展历程,概述了各种波长半导体可饱和吸收镜(Semiconductor saturableabsorption mirror,SESAM)发展历史,制作技术及其在固体激光器中的应用.对常见的几种制作工艺以及运用方向进行阐述和分析.利用金属有机气相淀积方法研制了三类1.06μm波长的SESAM,在Nd:YAG固体激光器上实现了被动锁模,锁模脉宽为10 ps,频率为150 MHz,输出功率100 mW以上.
锁模 皮秒 半导体可饱和吸收镜 利用-套光学元件实现BBO光参量振荡器(OPO)0 4～2.0μm的宽谱调谐,采用了双棱镜环形腔和侧向抽运双晶体走离补偿直线腔.虽然两种腔型结构因为腔长长和高插入损耗,导致了高起振阈值,但都实现了BBO OPO信号光0.43～0.65μm,闲频光0.78～2.01μm无需更换腔片的连续调谐输出.
光参量振荡器 宽调谐 棱镜环形腔 侧向抽运直线腔 采用超快激光光谱技术研究了一种新型的卟啉侧链聚合物(HTPP-PGMA)的激发态动力学过程.研究结果表明:HTPP-PGMA的荧光弛豫过程远快于通常的小分子卟啉单体化合物的荧光弛豫过程.在近共振波长(λ=532 nm)处,观察到了HTPP-PGMA的瞬态无腔光学双稳态的响应过程.通过采用电荷转移模型对HTPP-PGMA的超快激发态动力学过程进行了分析.
介绍了半导体可饱和吸收镜的结构及参量,分析了其被动锁模的原理,并对影响被动锁模稳定输出,造成Q脉冲包络输出原因进行了分析讨论,从三个方面提出了优化方案.
半导体可饱和吸收镜 被动锁摸 半导体抽运Nd:YAG激光器 理论计算和分析了飞秒BBO光参量振荡器(OPO)在角度调谐时非线性晶体中的空间啁啾.给出了不同波长的参量光在谐振腔内的振荡回路以及在非线性晶体中的光路.给出了非线性晶体中的空间啁啾解析表达式,并计算了非线性晶体中的空间啁啾随腔参量的变化.
非线性光学: 空间啁啾 角度调谐 飞秒光参量振荡器 介绍了一种在飞秒啁啾放大系统中,用于克服增益窄化和实现脉冲压缩或脉冲整形的新型振幅和位相调制补偿器件--声光可编程色散滤波器(AOPDF),并数值模拟了用LiNbO3作声光晶体的该器件在压缩飞秒脉冲时的工作特性.
脉冲压缩 声光可编程色散滤波器 相位匹配 啁啾脉冲放大 建立了光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)测量飞秒脉冲相位的实验装置,并对一台啁啾镜色散补偿的掺钛蓝宝石飞秒激光器输出脉冲的光谱相位进行了实际测量.基于SPIDER装置中BBO晶体的光谱滤波效应的理论模型,计算了不同厚度BBO晶体的和频效率带宽,确定了对应不同待测脉冲宽度,BBO晶体应选择的厚度范围.
光谱相位相干 光谱剪切 超短脉冲测量 光谱滤波 采用时域有限差分方法求出了麦克斯韦-布洛赫方程的孤子解,数值模拟了由共振吸收原子按布拉格结构所排列而形成的″主动光子晶体″中产生″慢光子″和″静止光子″的方法.结果证明,如果使入射脉冲面积等于一个合适的值,无须对介质作任何初始激发,具有一定包络形状的脉冲可以在共振光子带隙结构中演化为空间局域化的振荡间隙孤子或静止间隙孤子.此外,理论上也模拟了间隙孤子分裂的情况.我们研究的结果证明,多个间隙孤子可以连续地自发局域化于同一结构中,因此,有效的光能就能以原子相干态的形式在共振光子带隙结构中存储,响应时间为亚皮秒的光子操控将有可能实现.
量子光学 光子带隙 间隙孤子 自局域化脉冲 共振吸收布拉格反射 麦克斯韦-布洛赫方程 用抽运-探测方法研究了Ta2O5单层膜在预损伤(60%损伤阈值)的抽运强度下反射和透射率的瞬态变化.观察到其峰值出现在抽运后约100fs处,然后以约600fs的时间常量衰减.用单层吸收膜加透明衬底的理论模型对实验结果进行拟合,得出光学参量(折射率n和消光系数k)瞬态变化的峰值为An=-3.4%和Δk=0.042,对应吸收系数增大了3个数量级.
飞秒激光 光学薄膜 超快过程 激光损伤 对低能量飞秒激光脉冲和静态氩气相互作用下产生相位匹配高次谐波进行了实验研究.在激光脉冲能量为0.55 mJ的情况下.获得了转化效率1×10-7的相位匹配27次谐波.分析了高次谐波光谱在不同氩气压强下的蓝移和展宽特性.并且观察到高次谐波的源尺寸在相位匹配条件下明显增大现象.
非线性光学: 高次谐波 相位匹配 频谱特性 空间分布 利用飞秒激光(120fs,810 m,1 kHz)线扫描方法在石英玻璃体内形成折射率调制型光栅结构.研究光栅结构折射率调制度Δn与飞秒激光脉冲能量、扫描速度和扫描重复率等参量的关系.多次扫描的光栅结构Δn提高到3×10-3.说明积累效应对折射率调制结构的形成起重要作用,并解释以往得到Δn大小不同的原因.
应用光学 折射率调制光栅 飞秒激光微制备 石英玻璃 报道了声光光谱色散滤波器(AOPDF)对啁啾脉冲放大系统中脉冲光谱整形及控制技术的实验研究.声光光谱色散滤波器基于共线的声光相互作用,通过控制声光相互作用的位置,产生不同光谱的位相延迟.由于声波信号的幅值决定了光谱的散射效率,因此控制声波信号的振幅可以获得光波频谱的幅值整形.将声光光谱色散滤波器应用到啁啾脉冲放大系统中,可以很好克服增益窄化效应,使放大后脉冲的光谱保持足够的宽度,最终获得更窄脉宽的压缩脉冲.
光谱学 声光光谱色散滤波器 光谱整形 增益窄化 啁啾脉冲放大 脉冲宽度 报道了采用紧聚焦的谐振腔设计并结合半导体可饱和吸收反射镜所研制的低阈值自启动克尔透镜掺钛蓝宝石激光器.在采用透过率为3%和12%输出耦合镜的情况下,分别获得了阈值低至390 mW和600 mW的稳定锁模脉冲输出.结果表明:对于12%的输出耦合,在1.2 w抽运时能够产生17fs的最短脉宽,对应的光谱宽度为47 nm,输出平均功率为114 mW.
掺钛蓝宝石激光器 飞秒脉冲 低阈值 半导体饱和吸收反射镜 测量了Rb-Cs混合蒸气中碰撞能量合并过程Rb(5P)+Cs(5D)→Rb(5S)+Cs(8D)速率系数,测量利用了已知速率系数的过程[即Cs(6P)+Cs(5D)→Cs(6S)+Cs(7D J)].利用激光光解Rb2和CS2分子,得到Cs(6P5D)和Rb(5P)态原子,探测由光解离产生的激发态原子与由碰撞转移产生的激发态原子的荧光的相对强度,结合Cs(6P)和Rb(5P)态的有效寿命,得到异核碰撞能量合并速率系数为54×1O-10 cm3/s.讨论了其它过程对速率系数的影响.
利用对称和非对称结构的光子晶体光纤进行了超连续光谱特性的研究,在非对称结构光子晶体光纤所产生的超连续光谱中观察到了三次谐波.实验证实了入射激光脉冲偏振态对超连续光谱的影响.这一性质可用以实现对超连续光谱波段的选择和强度的控制,对超连续光谱的实际应用具有重要意义.
光子晶体光纤 超连续光谱 飞秒激光 在室温下观测到了固体材料中的慢光现象,用氩离子激光(514.5 nm)单光束入射到红宝石晶体中,利用光谱烧孔使介质折射率发生急剧变化,导致光的群速变慢,实验上观测的时延为2.317 ms,对应的光的群速值为43.215 m/s.
激光物理 光速变慢 正常色散 时延 应用表面增强拉曼散射(SERS)技术,对液晶5CB分子在银、金纳米粗糙电极表面的取向进行研究.结果表明液晶5CB分子在银、金电极表面具有不同的取向,揭示了液晶5CB分子与银和金的表面原子之间的相互作用是不一样的,说明了液晶在基体表面的取向是由液晶分子与基体表面原子的相互作用导致的.对液晶5CB的表面增强拉曼光谱的实验特性、应用及其机理作了较全面的研究,并给出了如何应用表面增强拉曼光谱来确定液晶分子在基体表面的取向.在对实验结果进行分析的基础上,得出了5CB在银电极表面成近似垂直取向,而在金电极表面成较复杂取向的结果.
液晶物理学 表面增强拉曼散射 取向 采用电场/温度场极化、热处理分相和超声酸处理等方法,结合透紫外-可见-近红外光谱,扫描电镜,x射线衍射和Maker条纹等测试,研究了1.6Al2O3-6.1Na2O-24.8B2O3-67.5SiO2(wt-%)准四元玻璃的二次谐波发生性能.研究表明:电场/温度场极化诱导了玻璃中二次谐波(SH)信号的产生,温度场恒定(280℃),电场强度越大,极化时间越长,SH信号越强.热处理分相使玻璃内部的微晶团聚或长大,在某些角度出现很强的SH信号.超声酸处理使玻璃表面产生一薄层微晶,在较宽角度范围出现SH信号.玻璃中存在的晶相为α-方石英.
非线性光学 玻璃 二次谐波发生 极化 报道了在YAG激光器上运行一种新型的对撞型受激布里渊散射环形相位共轭腔,该腔具有较低的启动阈值,与通常的相位共轭腔比较,该腔输出能量和输出峰值功率的大小和稳定性都有很大的提高.实验给出了不同参量条件下的输出能量以及峰值功率的情况.
非线性光学 对撞腔 起伏 理论采用一维瞬态理论模型,包含抽运耗空的影响.实验采用两级布里渊结构压缩8ns的Nd:YAG激光,研究了基频光和倍频光的SBS压缩过程.实验中采用CCl4作为SBS介质,经第一级双池SBS压缩后,获得了1.5ns左右的Stokes脉冲;第二级采用单池SBS压缩,分别使用基频光和倍频光作为抽运光,获得最短为60 ps的Stokes脉冲.实验证明在一定条件下,利用SBS压缩脉宽可以获得比介质的声子寿命更短的脉冲.数值模拟结果与实验结果比较基本符合.
非线性光学 受激布里渊散射 脉冲压縮 皮秒脉冲 声子寿命 给出了利用单模光纤中的交叉相位调制效应产生单周期量级光脉冲的基本思想,然后用数值方法详细分析了初始脉冲条件的改变对脉冲频谱展宽的影响,最终得到了从200THz覆盖到1000 THz的超宽带频谱,其傅里叶变换可产生单周期量级光脉冲.
单周期量级脉冲 交叉相位调制 超宽带频谱 通过对CS2,CH4与CH3OH三种分子在110传,10 13～10 16W·cm-2作用下的离子碎片的飞行时间质谱研究,得到线偏振、圆偏振下的质谱分布.CS2分子在2.2×10 15W/cm2的光脉冲作用下的碎片离子角分布显示了母体分子在库仑爆炸瞬间产生了空间准直(spatial alignment).此外通过对CH4与CH3OH质谱的比较,发现CH4产生的C离子没有双峰结构,由此分析得出CH4在此强度范围内发生库仑协同爆炸,这也与通过计算CS2分子的爆炸碎片平动能(KER)所分析的结果一致.
库仑爆炸 场致电离 飞行时间质谱(TOFMS) 空间准直 协同爆炸 从传统的ABCD规律出发,用扩展的非线性介质传输矩阵详细分析了克尔自锁模Cr4+:YAG激光器激光介质中的光斑变化.结果发现,虽然半导体可饱和吸收镜(SESAM)的引入使两臂的等效长度不再相等,从而破坏了稳区的连续性,却增强了激光器的非线性效应,使锁模脉冲更易得到.实验得到的最大谱线展宽为40 nm.
激光物理 ABCD规律 光斑相对变化量 研究了Tavis-Cunmings模型时间演化特性和其中的光场非经典性质.精确求解了体系中光场的二阶相干函数,着重讨论了二阶相干函数和原子间耦合强度的关系.对体系可能产生的量子纠缠进行了详细的研究,在合适的初始条件下体系可以产生3bit完全纠缠态,利用Coffman对3体纠缠的定义讨论了体系3bit纠缠的纠缠度.在特定的初始条件下,体系产生W-纠缠态,给出了产生W-纠缠态的必要条件,研究了纠缠量随三体所处的初始状态、原子间及原子与场之间的耦合系数变化而变化关系.
研究了Bi2S2和NiS半导体纳米粒子的光限幅特性,测得了Bi2S3非线性阈值为0.11 J/cm2,NiS的非线性阈值为0.21 J/cm2.对两种样品进行了开孔Z-scan的实验,计算可知Bi2S3非线性吸收系数β≈9 cm/GW,NiS的非线性吸收系数β≈8 cm/GW.在NiS半导体纳米粒子的乙醇溶液进行闭孔Z-scan时,发现样品有自聚焦的特性,也就是说样品的非线性折射率系数n2＞O,计算得γ≈2.66×104 cm2/GW.
非线性光学 纳米粒子 Ζ扫描 光限幅 在马纳可夫偏振分集(Manakov PDM)系统中采用偏振分集技术令光脉冲沿着两个正交极化方向传输,能够克服光脉冲的相互干涉,提高通信系统的传输速率.当光脉冲为超短脉冲双曲型孤子时,偏振分集系统就需考虑三阶色散和Kerr色散效应的影响,脉冲的包络满足改进的Manakov耦合方程.高阶色散效应中孤子的相干性可以利用拉格朗日6agrange)方法和微扰理论进行研究.
非线性光学 偏振分集 正交极化 提出了一个描述宽带激光抽运受激布里渊散射的理论模型.假设宽带的连续激光光谱是由若干窄带的光谱组成,这些相邻窄带谱线产生SBS的过程有一定的耦合作用.模型中包含抽运耗空和介质击穿对SBS过程的影响.理论和实验获得了宽带抽运对SBS过程影响的基本规律,获得的最大能量反射率为45%.数值拟合的结果与已有实验结果进行了比较,理论与实验基本吻合,证明了模型对宽带SBS的产生有一定的预测作用.
非线性光学 受激布里渊散射 宽带激光 能量反射率 将一种新而简洁的数学方法应用于色散缓变光纤中含高阶色散的非线形薛定谔方程(NLSE)中,分析了负三阶色散和负四阶色散对孤子压缩效应和频移效应的影响,并给出了压缩长度的数学表达式.这些表达式所预示的规律,或与已知的实验结果一致,或与数值模拟的结果一致.
光纤光学 色散缓变光纤 合项法 类同性项 压缩长度 1 Laser 2003概况两年一届的国际激光技术博览会(Laser 2003World of Photonics)于2003年6月23日在德国慕尼黑国际展览中心开幕,来自全球的846家激光系统与光电器件制造商参加了此次盛会.根据组委会提供的统计资料,参加Laser 2003博览会的参展商与Laser2001相比增长了8%,约有2万多名专业人士参观了此次展览,其中40%来自德国以外的国家.
提出一种基于数字信号处理器(DSP)的激光成像雷达的跟踪控制方法,利用自行设计的数字图像处理板和随动部件,采用形心跟踪算法,由数字信号处理器和CPLD(complex programmablelogic device)给出控制信号.实验结果显示,此方法较好地完成了激光成像雷达的跟踪演示实验.
激光成像雷达 数字信号处理器 形心跟踪 
紫外光通信是上世纪末发展起来的一种新兴的光学信息传输技术.本文将详述紫外光通信实验中的一些关键技术,包括紫外光源的高速调频系统,高灵敏度探测系统的设计,以及微弱信号检测和处理模块等.本紫外光通信系统在半双工工作方式下完成了高质量语音和高速数据传输,其最大传输波特率达到了9600bps,两倍于2000年美国GTF公司提供给美国海军的紫外光通信系统的传输波特率.而且,在某些距离上还能够实现非视距通讯,此通信方式具有广泛的民事和**应用前景.
光电子学 紫外光 日盲区 调频 光通信 总结了激光二极管(LD)端抽运Er-Yb磷酸盐玻璃光波导放大器方面所作的工作,内容涉及Er-Yb共掺磷酸盐激光玻璃材料、光波导放大器结构与特性等.由于这类放大器的优良性能与低的制作成本使得其在功率放大、在线放大、光无损分路器、光有线电视(CATV)系统及城域网等方面具有广阔的应用前景.
材料实验 激光二极管端抽运 光波导放大器 Er-Yb磷酸盐玻璃 光电子器件 研究了奇偶相干态在量子信息领域的应用.以具有特殊非经典性质的奇偶相干态作为无损耗分束器的输入态,来制备量子纠缠.利用无损耗分束器的幺正矩阵表示和三维角动量转动群之间的变换,将分束器的输入和输出态密度算符联系起来,从而得到其输出关联光子数分布.若分别以真空态和奇或偶相干态作为分束器的两个输入态,得到的输出态是具有量子纠缠性质的.若以奇偶相干态分别作为分束器的两个输入态,其输出态将得到更为复杂的量子纠缠.
表面散射损耗与菲涅耳反射损耗是SOI(Silicon-on-msulator)脊形光波导的主要损耗机理.通过降低光波导损耗的研究,在厚膜SOI材料上制备了长度为20 mm,插入损耗小于2.15 dB的单模脊形光波导.
集成光学 脊形光波导 波导损耗 用耦合模理论对长周期光纤光栅进行了简要分析,叙述了连续CO2激光脉冲写入制作的长周期光纤光栅技术的实验研究情况,实验过程中观测到模式耦合强度随光栅区域长度发生变化.
光电子技术 长周期光纤光栅 耦合模理论 连续CO2激光脉冲 在伴随信号的噪声为加性白噪声和大输入信噪比的前提下,采用小信号近似的方法,对微腔半导体激光器的自发发射因子调制进行了频域分析,得到了实际语音信号输入下不同参数下的信噪比增益.数值模拟的结果表明,如带通滤波器的通带范围取300～3400Hz,激光器的抗噪声性能随偏置电流变化出现振荡现象;当带通滤波器的通带范围增大到一定程度,调整偏置电流和腔内参数可以实现半导体激光器的高抗噪声性能.
微腔半导体激光器 自发发射因子调制 抗噪声性能 提出了一种基于双通Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪型波长交错复用技术(Interleaver),并对这种器件的原理和相关性能进行了理论分析和实验研究.结果表明,新结构Interleaver的光谱与常规的M-Z干涉仪型Interleaver相比,其消光比得到了很大提高.当信道间隔为 50 GHz时,消光比大于25 dB.研究结果对该型器件的研制有着重要的指导意义.
提出了一种新的多功能DWDM光学滤波器组合模块结构,并对各组成模块进行了系统化研究,给出较完整的设计模型和仿真结果,讨论了DWDM系统对各组合模块的性能要求.重点研究了采用3×3宽带光纤耦合器和马赫-曾德尔光纤干涉仪构成的群组波长交错滤波器,结构的改进有利于对研制过程的在线监测,辅以多端口光环行器、法布里-帕罗干涉仪和光纤光栅等光学器件,不仅能够对信道间隔不同、双向传输的DWDM信号实现群组波长交错滤波,还具有信道监测和色散补偿功能.
光纤通信 密集波分复用 多功能光学滤波器 波长交错器 色散补偿: 信道监测 提出一种采用光互连网络作为大容量路由器中的信息传输载体,以VCSEI/PIN作为光电、电光转换收发接口,用高速IC芯片来处理信息的光电混合太比特量级的大容量路由交换系统方案.通过采用高速分组交换芯片、可扩展的交换结构与共享储存排队方法,实现了交换机构规模可扩展到1024×1024,端口速率为2.5 Gb/s,信元丢失率小于l0-9的新型的光电混合路由交换核心模块.
采用纳米相位分离技术,通过四氢呋喃(THF)同时溶解两种互不相溶的聚合物材料聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)和聚苯乙烯(PS),并充分混合.在旋涂成膜后,用环己脘溶解薄膜中的PS,将其从薄膜中分离出来,从而得到带有特定孔隙的PMMA聚合物薄膜.从实验上研究了不同孔隙率下含有微细孔隙的PMMA薄膜波导的折射率和光传输损耗(632.8nm),并与无孔隙的PMMA薄膜波导的结果进行了比较.
光波导 聚合物 微细孔隙 从狭义相对论原理和多普勒效应出发,导出了双天线测向定位系统接收频率变化量的理论公式,在忽略高阶无穷小量的条件下,多普勒频移为激光信号发射方向与接收机的参考方向之间夹角之差的正弦函数,在某些特殊位置,多普勒频移为零,根据零点的位置,理论上便可测得激光危险信号的来向.
激光技术 激光告警 激光探测 定向 采用声光调Q Nd:YAG单脉冲激光径向烧蚀树脂结合剂超硬磨料砂轮,通过Taly表面粗糙度仪测量烧蚀凹坑深度,光学显微镜观察凹坑微观形态.理论分析了烧蚀凹坑的形成机理,试验建立起了凹坑深度与脉冲功率密度之间的关系曲线,研究了激光参量(平均功率、脉冲重复频率和离焦量)对烧蚀凹坑深度的影响.试验证明,以单脉冲烧蚀砂轮试验为指导,结合具体试验条件选择激光参量进行修锐,可得到满意的地形地貌.
激光技术 单脉冲烧蚀 激光修锐 超硬磨料砂轮 声光调选择性去除 可编程序逻辑控制器应用于3500 W轴快流CO2激光器有着良好的实用性.其中着重研究了气压和功率等模拟量的控制程序,根据国际标准IEC1130所编写的程序更进一步提高了系统的整体功能和实用性.
用SiO2-B2O3-La2O3-Nb2O6-RO系统玻璃作纤芯,用低折射率材料作包层相匹配拉制的非相干柔性光纤的数值孔径为0.8725,光的接受角为122°.扩大了医用光纤内窥镜对人体脏器内腔病变的观察范围,满足了医疗仪器观察诊断的特殊需要.给出了SiO2-B2O3-La2O3-Nb2O5-RO系统的基本组成范围,讨论了制作大数值孔径光纤对材料性能的要求,分析了影响光纤性能的一些因素,并给出了初步研究结果.
大数值孔径 多组分玻璃 非相干光纤 柔性光纤 为满足高灵敏度探测的需要,研制了可调谐近红外半导体激光光谱仪.本光谱仪集成了光学、机械、电子、计算机,实现了高度的集成,初步的实验结果表明,其可满足实验室的实验需要和外场实验的需要.本光谱仪可以用于汽车尾气排放、泄漏气体探测、燃烧过程控制、温室气体测量和大气测量.
激光技术 可调谐二极管激光吸收光谱 谐波探测 波长调制 系统集成 大块非晶合金与许多金属间化合物一样,其主要组元之间有较大的负混合焓,有可能发生自蔓延反应.利用这一特点,设计了激光诱导燃烧合成非晶合金的工艺方法.用激光诱导燃烧合成的方法合成了Zr55Ti22Ti 10.8Al 17.1合金.分析发现,合成产物主要由非晶、Zr2Ni和Zrr6Al2Ni金属间化合物和Ti/Zr固熔体组成.合成产物与单相非晶合金相比,具有较高的硬度和较低的摩擦系数.
采用2.5 mm厚的铝合金LYl2(2024)T62、1.5 mm厚高强钢以及1.7 mm厚高温合金薄板制作成紧凑拉伸试件,对预制裂纹延长线进行三次搭接(光斑直径6 mm)激光冲击处理,进行裂纹扩展速率试验并与未处理的试件进行对比,由于激光冲击处理产生的强化效应在裂纹扩展路径上存在区域差别,所以裂纹扩展速率无法进行Paris公式拟合,但在整体上能大大降低裂纹扩展速率.
激光技术 激光冲击处理 铝合金 高强钢 高温合金 裂纹扩展速率 介绍了一种高功率、高光束质量的五折腔CO2激光焊接机,主要分析了激光器的五折谐振腔、三工位光路转换器,反射聚焦的设计过程:五折谐振腔的设计,获得了2.5 kW稳定运行的低阶模激光束,发散角1.6 mrad,模式结构TEM00+TEM01,激光器功率不稳定度小于±3%;三工位光路转换器的使用,合理地利用了激光器连续工作的能力,提高了工作效率;为克服热透镜效应和球差的影响,采用金属抛物面镜反射聚焦;同时,对汽车变速箱用的20CrMnTi合金钢双联齿轮进行焊接,用金相显微镜拍照、观察,获得外观美观、深宽比大于3:1的焊缝,且焊接热影响区小,熔区致密、无缺陷,取得良好的焊接效果.
激光技术 激光焊接 五折皆振腔 三工位转换器 反射聚焦 抛物面镜 提升机位置跟踪系统可用工作在红外波段的激光,测量″调制光波″往返于被测距离上相位差的方法来测定距离.由于信号中含有噪声,因此通过小波变换来实现提升机测距信号的信号处理,利用信号和噪声在不同尺度的小波变换下呈现特性相反,采用阈值方法消除噪声,重构真实信号.该系统能极其准确地显示提升机的实际位置,提高了距离测量的精度.通过MATLAB软件进行仿真,实现了激光位置跟踪信号的数据处理,以及对提升机位置和速度的数字化控制.
信息光学 红外激光 提升机 位置跟踪 小波变换 噪声消除 考察了氮气作为稀释气体的氯气流量为0.1 mol/s的射流式方管氧发生器的性能.氯气利用率、单重态氧产率以及水汽含量的测试结果表明,只要把氮气流量控制在不超过氯气的3倍,则发生器的性能完全可以达到氦气作为稀释气体时的水平.
激光技术 氧碘化学激光器 单态氧发生器 氮气 性能 在激光成像雷达系统中研制显示平台,介绍了显示平台的设计、组成及软件流程,采用Visual C++6.0在Window系统下显示目标的强度像和距离像.在此基础上,实现了图像的灰度级变换,得到了同一图像在不同灰度分级下的不同显示,还为显示平台增加了目标距离预值选取和图像数据存储功能,通过在激光雷达中实验表明,达到激光成像雷达成像需求.
激光成像雷达 显示平台 图像处理 采用激光束主动照明,是对远距离暗目标进行成像探测和精确跟踪的有效途径.从激光距离选通成像系统的成像关系出发,分析了距离选通方式和非距离选通方式下的激光距离选通成像系统的信噪比,从理论上说明了采用距离选通技术可以有效地抑制后向散射等背景噪声.讨论了激光距离选通成像关键技术,分析了传统的激光距离选通成像系统的缺点,提出了一种改进的基于数字信号处理(DSP)的激光距离选通成像系统.该系统利用快速DsP控制器完成测距和距离延迟,产生纳秒级的选通脉冲选通ICCD摄像机,实现距离选通.该系统克服了传统的激光距离选通成像系统需要已知距离,需要精确测量激光器的传输时间延迟等缺点,可以获得目标的距离信息和距离选通图像.
信号检测 激光距离选通成像 距离选通技术 距离选通同步控制 激光照明 通过外腔二极管激光器探测了甲烷位于1.637 μm处的2v3带R(9)支的直接吸收光谱,利用直接吸收方法只获得了1.4×10-3的最小探测吸收,当采用谐波探测技术时,在最佳的调制幅度下2f,4f,6f分别获得了5.2×10-4,1.1×10-4,4.0×10-5的最小探测吸收,相对于直接吸收有了很大的提高,同时谐波次数越高其探测灵敏度越高.
应用光学 直接吸收光谱 谐波探测 甲烷2v3带R(9)支 采用数值模拟法获得了自混合信号的时域特性,并在此基础上对激光器重要参量线宽展宽因子在混合信号中的影响进行了数值模拟和分析,得出了采用较大线宽展宽因子的激光器可以获得幅度较大以及较强的不对称自混合信号的结论.
采用激光准直仪出射的高稳定光线瞄准和定位吸附在被测工件直径两端点上的两个磁性定位块上的光电接收器,同时使用双频激光干涉仪直接测量出这两个光电接收器中心间的距离,通过几何计算得到被测直径大小.试验表明,该方法测量精度较高,测量系统的相对误差小于5×10-8.
光学技术与仪器 激光准直仪 双频激光干涉仪 大直径测量 瞄准定位 对管腐蚀法、熔接-熔拉腐蚀法、化学腐蚀法制备光纤探针分别进行了实验研究,并都得到了可用于光纤纳米生物传感器的高质量纳米光纤探针.三种腐蚀法均给出了实验的原理、条件和结果.根据实验结果,对三种探针制作方法进行了比较.
光纤纳米生物传感器 光纤探针 管腐蚀法 熔接-熔拉腐蚀法 化学腐蚀法
详细研究了超短脉冲激光与生物组织相互作用的机理 建立了生物软组织中激光诱导光学击穿模型 结果表明 对于纳秒或亚纳秒脉冲激光 强吸收介质的热电子发射对电子雪崩电离过程有很大影响 等离子体光学击穿阈值随生物组织吸收的增加而降低 在激光脉宽为亚皮秒量级时 多光子电离成为光学击穿的主要机制 介质的击穿阈值几乎与线性吸收系数无关.
采用KTP非线性晶体进行腔内倍频,将基频光1064 m和1320nTt两条红外谱线激光倍频成为532 m绿光和660 nm红光,将532 nim和660 m用300μm芯径的光纤耦合传输用于人体泪腺管道堵塞的疏通和经支气纤维镜进行支气管结核病变的治疗.结果表明KTP倍频激光对正常组织损伤较小,创面恢复快,并发症少.临床试验与应用证明KTP/YAG 532 nn和660nm两种波长的激光是腔内介入治疗的理想光源.
KTP/YAG激光 热相互作用 腔内介入治疗 低能量激光对生物组织有好的生物效应,因此可以利用低能量激光对人体的相关穴位或者病灶进行照射产生积极的生物效应,以达到治疗的效果.采用波长为600～800 nm之间的半导体激光器(LD)设计了适合头部照射的治疗仪器,通过将近1年的实际治疗发现,这种激光照射穴位和病灶的理疗治疗方法能够达到一定的治疗效果.
热传导 激光二极管 低能量激光 热相互作用 分析了绿色激光与C-C键的作用机制,考虑C-C键的圆频率ω0在一定范围内变动时,把绿色激光同He-Ne激光的作用效应进行了对比分析.得出在进行血管内照射治疗方面,绿色激光的医疗效果应该和He-Ne激光是一样的结论.
血液生理学 绿色激光 血管内照射 频率 C-C键 介绍了基于荧光标记的生物芯片扫描检测方法,主要分为两大类,以光电倍增管(PMT)为荧光探测器的共聚焦扫描检测方法和以CCD为荧光探测器的全视场扫描检测方法.重点介绍一种采用双波长(532 m及635 m)激光器作为激发光源,以激光共聚焦原理所设计的生物芯片荧光信息检测技术,由一个光电倍增管分时实现cy3与cy5两种荧光信号的检测.生物芯片的横向扫描由远心f-θ扫描物镜与振镜实现,纵向扫描由步进电机驱动精密导轨实现.实验结果表明,检测技术的分辨率可达到5μm,信噪比高达103,检测灵敏度最高为1 fluor/μm2,并且扫描速度快,cy3与cy5之间无串扰.
激光技术 生物芯片 激光共聚焦扫描 荧光检测 分辨率 信噪比 灵敏度 对激光治疗着色牙的温度特性及其疗效进行了实验研究.测试了在激光照射涂有漂白胶和没涂漂白胶牙齿的温度响应特性,将激光漂白牙齿的温度控制在46℃以内,并进行了临床应用研究.研究结果表明:在双氧水的浓度为35%,pH值为9,催化剂碳酸镁的含量为6%的条件下,激光治疗着色牙有很好的疗效.
激光技木 着色牙 色差 温度特性 针对节点功能不同光网络中的路由与波长分配问题,建立了一种具有节点功能区分的波分复用器(WDM)多波长光网络模型,根据节点功能将其分为A,B两类,并提出了波长等价弧、等价网络,以及等价多播树等概念.在此基础上基于节点功能区分的WDM光网络的特点和相应的路由和波长分配策略,提出了一种如何在此类WDM光网络中实现多播连接的快速有效的算法,分析了算法计算复杂度,指出了算法的优缺点.
光纤通信技术 WDM光网络 等价网络 等价多播树 路由与波长分配 多播路由算法 采用可调的法拉第旋转器,分析了偏振光分路器可调的工作原理和性能,给出了光分路器输出的o光和e光的CR表达式,得到了φF～D,φF～GR.(CRe),CE0(CRe～D等参量关系的计算曲线.在磁场强度H=79580～m时,位移量的调节精度可达微米量级.该分光器的CR可以在0%～100%范围内连续调节,具有分光、衰减两种可调的功能.
光电子学 偏振光 法拉第旋转器 分路器 分光比 连续可调 提出了一种满足光互联论坛(OIF)标准的10 Gbps甚短距离光传输模块设计方案,该甚短距离(VSR)传输模块主要由高速并行光收发器模块和超大规模接口适配电路组成.讨论了基于面发射激光(VCSEL)的并行光收发器模块结构及高密度光纤阵列耦合封装技术,采用可编程逻辑器件芯片设计了接口适配电路.
甚短距离 并行光互连 接口电路 研究了在低温条件下,利用功率为2 W的激光二极管(LD)抽运液氮制冷Tm(6%),Ho(0.5%):YLF激光器,产生波长为2.05 μm的线偏振连续激光输出,最大功率350 mW,光-光转换效率为20%.
激光技术 Ho:YLF激光器 LD抽运 低温运行 采用溶胶-凝胶和离子注入复合工艺在氧化的Sio2/Si(100)基片上制备掺Er3+:Al2O3光学薄膜.900℃烧结,掺Er3+:Al2O3薄膜的相结构是γ-Al,Er)2O3和θ-(Al,Er)2O3的混合物.室温下测量不同注入剂量的掺Er3+:Al2O3光学薄膜的光致发光谱,均获得了中心波长为1.533 pm的发光曲线.900℃烧结制备掺EPr3+:Al23光学薄膜光致发光强度随着注入剂量从0.2×1016 cm-2增加到4×l016cm-2而逐渐增加.而1200℃烧结制备掺Er3+:Al2O3光学薄膜的光致发光强度随着掺杂浓度从0.2×1016 cm-2增加到4×1016grN-2先增加后减小.
薄膜物理学 掺Еr3+光波导放大器 离子注入 溶胶-凝胶法 设计了用于PAL电视信号的转镜-振镜激光扫描系统,转镜面数n=40,转速ω=390.625r/s.得到了屏上行扫描光斑移动速度的解析公式.依此公式得到屏上水平方向的曝光量(或图像畸变)的特点,即画面左右两边缘也就是行的始末点的曝光量约为中间32μs时刻曝光量的97.7%.
激光扫描 曝光量 多面体转镜 图像畸变 薄膜-基体界面结合性能是直接关系到膜基体系最终使用性能和可靠性的关键因素和首要指标.在分析界面结合强度划痕试验法和激光层裂法的研究与应用现状的基础上,提出了界面结合强度红外激光划痕和远紫外线激光划痕测量新方法,并分析了其技术优势.最后研究了激光划痕机理和相关的界面结合状态诊析技术.
薄膜技术 界面结合强度 划痕试验法 激光层裂法 利用高重频YAG激光作用在固体表面所产生的等离子体使工件和电极之间在大气环境中,并且电压远低于击穿阈值的条件下产生可控定向放电,放电坑在工件表面形成一定的坑形分布,实现毛化加工.放电坑既有单坑结构,也有多坑结构,其形貌受到放电波形、电源极性、放电介质等因素的影响.研究了碳钢、铸铁、黄铜等材料的放电坑直径与电源参数的关系.
激光技术 表面形貌 放电 毛化 利用构成Zr-Ti-Ni稳态准晶合金体系组元间具有负的混合焓而能发生放热反应的热力学特征,进行了激光诱导自蔓延反应合成准晶的工艺研究.研究结果表明,激光诱导自蔓延反应合成Zr44Ti40Ni16,Ti41.5Zr41.5Ni17和Ti40Zr40Ni20产物皆是由准晶I相,7(Ti/Zr)固熔体及具有MgZn2晶体结构的Laves相所组成,但各组成相的含量有所不同.当反应体系成分由Zr44Ti40Ni16依次变为Ti41.5Zr415Ni17和Ti40Zr40Ni20时,产物中准晶相的相对含量逐渐降低.随着合成产物中准晶含量的增加,合成样品的显微硬度增加.
激光技术 自蔓延反应 准晶 Zr-Ti基合金 分析了HGL-20型横流CO2激光器的腔式结构,论述了外桥内腔式结构、光腔精密调节系统对改善激光谐振腔稳定性的作用.分析了电源测控系统、光腔及功率测控系统、真空测控、自动充排气系统、温度测控系统、安全报警系统等设计特点以及这些因素对输出激光的稳定性和光束质量的影响.
激光技术 外桥内腔 智能控制 分析了中小功率射频激励CO2激光器电源的结构和各模块功能.然后以25W射频激励CO2激光器电源为例,给出了采用新型高频、大功率晶体管放大器模块的新型电源设计方案.同时,通过温度传感器获取激光放电管温度,通过反馈回路获取电源系统的电流、电压,对整个电源系统提供过热、过流、过压保护.然后分析了电源与激光管的阻抗匹配以及电源的调制问题.按要求设计制造的电源,体积小、成本低、调试方便、运行稳定.
激光技术 СО2激光器 射频激励 射频电源 在水松纸激光打孔应用中,着重研究了在线激光打孔系统的硬件结构设计及软件实现方法,其中硬件结构包括基于多棱镜的光路系统和基于微控制器的闭环反馈控制系统设计.经试验打孔后对水松纸透气度进行检测分析,验证了系统的可靠性、实用性.
微控制系统 闭环反馈 激光打孔 多棱镜 边缘抽运薄片激光器设计使得冷却面和抽运面分开,解决了高功率抽运和抑制放大自发辐射问题,简化了激光器的结构设计.利用边缘抽运六角形1.at-%Nd:YAG薄片获得了5.1 W的输出,斜率效率为11.9%,并使用光线追迹的方法,分析了抽运光在晶体中的分布和吸收情况,指出了发展边缘抽运薄片激光器所要解决的关键技术.
激光技术 激光二极管抽运固体瀲光器 边缘抽运 薄片激光 振镜式激光扫描器在现代工业中具有广泛用途,为保证激光扫描器在各种工作状况下都能实现高速度和高重复性扫描,应从扫描器工作原理入手设计匹配的运动控制器.基于这一思想,设计了伺服系统原理图,对位置调节器进行整定并建立了完整的闭环控制的位置随动控制系统.实验证明系统是可行的.
激光应用 振镜式激光扫描器 位置随动系统 自动增益控制 使用天津大学生产的JG-2016数控YAG激光加工机在Q235-A钢上进行大量实验,发现在激光打孔工艺参量中,激光器工作电压、激光脉冲频率、激光脉宽大小及辅助气体气压对圆度有着较大的影响.运用灰色系统理论中灰色关联分析方法,对上述加工参量进行灰联度和灰联序分析:找出了与激光打孔相关的工艺参量对孔圆度、锥度影响大小的排序规律;提出运用灰色系统GM(1,N)模型和神经网络模型进行混合建模,建立各项激光打孔工艺参量与激光打孔表面圆度、锥度之间非线性、多耦合的数学模型.由此对激光打孔的加工工艺进行优化,从而提高了激光打孔质量,减小孔圆度误差及轴向锥度.
激光技术 激光打孔 灰色系统理论 人工神经网络 工艺优化 介绍了神光Ⅱ精密化装置中的多路激光功率波形测量系统.该系统在神光Ⅱ装置的八路激光放大链前后共26处进行功率波形数据的采集,并在对采集的数据进行汇总后通过计算机网络将其传输到数据分析处理系统,从而为整个精密化功率平衡项目提供了实时、有效的激光功率波形采样.
激光技木 激光核聚变 功率平衡 功率波形 计算机网络 分析研究了不同中值滤波窗口对激光雷达图像的去噪效果,并通过计算给出了不同情况下的散斑指数.同时,用Matlab语言编写了激光雷达系统仿真图像处理模块,此模块不仅能用于仿真系统,也能用于对实际雷达图像数据的处理.
激光雷达 中值滤波 系统仿真 利用三镜腔理论模型和速率方程,对半导体激光器在三角波电流调制下的自混合效应进行数值模拟,得到了三角波电流调制下的自混合信号,并分析了三角波电流调制下自混合效应的特点以及调制电流参量与系统几何参量的相互依赖关系.实验观察到上升沿和下降沿的频率变化与数值模拟结果一致.
激光技木 半导体激光器 自混合效应 三角波电流调制 方向判別 激光熔覆送粉自动控制装置是在刮板式送粉器的基础上,集成专用之字型的测量通道和传感器,通过测量通道中的粉末流量信号,以及对所测信号的分析计算,来控制粉嘴与转盘的间隙,控制转盘的转速,最后根据粉末流量的变化以及程序的要求,达到自动调节送粉置的目的.
激光技术 激光熔覆 送粉器 反馈控制 单片机 采用无阶梯诱导空间非相干技术,对6束角多路高功率KrF激光中一束激光束进行光束平滑,用前端振荡器双程放大自发辐射(ASE)作为部分相干源,此部分相干光经过4f像传递,经电子束抽运预、主放大器放大,聚焦在靶上,靶上能量30 J/40ns,靶斑300μm,分布不均匀性σ≤1.4%.此外,通常23ns前端单束类高斯型脉冲经主振荡功率放大(MOPA)后脉宽展宽为50ns,采用增益饱和开关技术,压缩脉宽经主放后得到30 J/25ns脉冲.用此单束30 J/25ns平滑光束辐照飞片,焦斑直径～300μm,采用双层飞片(50μm Kapton膜+13μm Al),单晶石英靶片,飞片飞行距离(空腔距)～160 μm,用条纹相机对飞片撞靶速度进行了测量,得到飞片速度～8 km/s,与1-D HYADES流体动力学模拟相符.计算了靶中击波压力可大于1 Mboar(100 GPa).用建立的钛宝石,KrF混合型台面紫外高强度超短脉冲(440fs)激光系统,靶面聚焦强度达到1017W/cm2.用此装置进行束靶作用超热电子研究,研制了180°电子磁谱仪,用其直接测量超热电子谱,得到超热电子温度～81 kev.并用此超短脉冲注入电子束抽运KrF预放大器与主放大器得到8 J,皮秒级超短脉冲.并研究了能量信噪比随主放输入增大而下降的规律.
激光技木 高功率KrF激光 光束平滑 增益饱和开关 潋光加速飞片 超短脉冲放大 采用熔盐提拉法生长出φ20 mm×60 mm的优质Nd3+:KGd(WO4)2晶体,对晶体三个轴向的光谱进行测试研究表明a轴向的吸收和荧光谱峰最强,最适合于进行激光实验研究.用600 m波长的染料短脉冲(束腰为420μm)激光纵向抽运φ3.5 mm×30mm晶体激光器件,对1352.5 nm激光进行腔内拉曼散射频率自转换,在1539.5 m人眼安全波段实现了44μJ/pulse的激光输出,光-光转换效率为1.26%.用脉冲氙灯抽运φ3.5 mm×26 mm的激光器件,在1.067 μm处得到125.5 mJ的激光输出,激光阈值为≤1.6 mJ.在同等条件下对φ3.5 mm×35 mm的YAG:Nd激光晶体进行了激光实验研究和YAG:Nd3+晶体相比,KGW:Nd3+晶体具有激光阈值低、效率高和输出光为偏振光等优点,因此在小型激光器的应用方面具有明显的优势.
激光技术NcP:KGd(WOO4)2晶体 熔盐提拉法 光-能 激光性能 介绍了适合高光束质量高平均功率的薄片型DPL原理,给出了设计原则并进行了实验.激光介质采用Nd:YAG,厚1 mm,增益区面积5 mm×7 mm,Nd掺杂浓度1.4%.用自行研制的CW1 kW铜微通道冷却二维阵列二极管激光抽运源,在20%占空比Q-CW抽运下,获得397 W输出,光-光转换效率39.3%.
激光技术 二维阵列二极管激光器 抽运 薄片激光 高平均功率 简述了掺钛蓝宝石(Ti:Al2O3)晶体在飞秒超快高功率激光方面的应用发展状况,指出生长大尺寸高质量掺钛蓝宝石晶体是发展高功率激光系统的关键.总结了国内外掺钛蓝宝石晶体的生长方法,比较了不同生长方法的优缺点.提出了今后发展大尺寸优质钛宝石的方向.
激光晶体 钛宝石 晶体生长 温梯法 通过对普克尔盒由于定向失误以及应力变形在静态及施加半波电压情况下引起的退偏损耗分析和计算,提出了等离子体电极普克尔盒中开关晶体的加工、装校要求以及半波电压平顶起伏指标;在静态条件下,利用研制的等离子体电极普克尔盒对普克尔盒晶体光轴与光束传播方向在不同夹角下的退偏损耗进行了测量.实验结果与计算结果基本相符.
激光技术 电光开关 等离子体电极普克尔盒 退偏损耗 在相干激光雷达中,本振光和信号光的物理模型一般为均匀光束-艾里斑或高斯光束-艾里斑.在均匀光束-艾里斑模型下,如果光学天线的有效孔径和有效焦距已知,则探测器光敏面半径应该按光学系统衍射极限光斑半径的0.79倍设计,这时系统外差效率的最佳理论值约为71%.在高斯光束-艾里斑模型下,探测器光敏面半径应按光学系统衍射极限光斑半径的0.63倍设计,这时系统外差效率的最佳理论值保持在81%左右.
相干激光雷达 外差探测 外差效率 高斯光束 艾里斑 从理论上研究部分相干光束经透镜的聚焦.研究结果表明,在几何焦平面的光强分布不仅依赖于入射部分相干光束的光强分布,而且还依赖于入射光束的空间相干度.据此,提出了一种控制部分相干光束的空间相干度,在几何焦平面获得平顶部分相干光强分布的新方法.
激光物理 部分相干光 相干 光束整形 为了对卫星光通信系统进行准确的性能评估,需要综合考虑振动、光束传播衰减以及探测器噪声等特性.在综合分析振动、光束传播、倍增噪声和热噪声等多种因素情况下,研究了系统误码率性能同各影响因素的制约关系,最终定义空间传播系数统一表征了多种因素的影响.利用此结论分析了高斯光束对卫星光通信性能的影响,从而为系统设计相应参数确定给出了方法.
卫星间光通信 高斯光束 误码率 随机振动 对高功率激光装置中存在的一类非线性自聚焦现象--"热像"效应进行了数值模拟和实验研究.从菲涅耳衍射积分与非线性近轴波动方程出发,采用线性传输和分布傅里叶算法,编制了光传输程序,研究了透明衍射物产生"热像"的形成位置,能流分布及通量随B积分变化关系;并在星光Ⅱ装置上完成了相关实验,与计算结果进行比对,两者吻合较好.
非线性光学 “热像” 高功率激光 光学损伤 在恶劣机械振动环境条件下,如何使光束稳定成为制约光学系统性能提高的技术难题.借助矩阵光学、机械振动学和有限元方法统一处理,建立了光学系统光束稳定性的基础振动响应分析模型,并以某二维光学系统为例,给出了详细的数值仿真方法,并提出了保障瞄准稳定性的若干振动控制措施.增大平台模态阻尼比是减小光束指向漂移有效的振动控制措施,但工程实施能力有限.计算结果表明,对于平台的基础振动,采用柔性支撑隔振可使光束漂移量显著减小;但由于柔性支撑难以抑制平台上的激振源引起的振动,在多种振动存在的环境中,光束稳定控制技术将成为进一步提高光学系统性能的关键技术.
几何光学 基础振动 瞄准稳定性 激光传输 光机电-体化 对B积分(自聚焦)的有效抑制和控制是高能激光系统发展过程中的一个焦点问题.传统的B积分控制技术(空间滤波器)在一定程度上提高了光束质量,但是随着激光功率的不断增大,空间滤波技术受到诸多因素限制,已经不能满足要求,因此还需发展新的B积分控制技术.基于非线性倍频过程的二阶级联非线性可等效于三阶非线性,它的符号可控(允许为负),量值可变且很大,并可消除双光子吸收.级联非线性实际上提供了一个新的自由度,它可以产生有用的非线性相移.初步实验表明,利用级联非线性产生的负非线性相移,在一定程度上可以补偿强激光束在非线性传输过程中积累的B积分,具有很好的应用前景.
级联非线性 光束畸变 补偿 使用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分推导出双曲余弦高斯光束通过透镜聚焦的解析传输公式,从所得公式出发研究了聚焦光强随偏心参数的变化,讨论了光束的偏心参数和菲涅耳数对焦移的影响.研究得出偏心参数取恰当数值时光束达到最佳聚焦效果.
激光物理 焦移 双曲余弦高斯光束 偏心参数 菲涅耳数 光路自动准直系统用于惯性约束聚变的高功率激光装置的光束精密自动准直调整.针对神光Ⅲ原型装置四程放大光路对自动准直系统的调整时间和调整精度的要求,考虑到光路总体结构的要求,利用光纤像传递和光纤耦合技术,结合近场远场像传递原理,使用插入式光纤点光源实现了后腔镜的准直调整,充分考虑了四程放大的光路像传递特点,设计出一套优化合理的四程放大准直方案,并且在神光Ⅲ原型装置模拟实验平台上得到了充分的验证和考核.实验结果表明光路自动准直系统能够在15 min之内顺利完成系统的光路调整,光束近场调整精度优于近场光斑的±0.5%,光束远场调整精度≤±0.3",满足了原型装置总体的要求.
激光技术 自动准直 光纤技术 像传递 四程放大 采用带有角椎棱镜的非平面环形腔激光器实现单频激光输出,在抽运功率为1 W时,单频激光输出功率达230 mW.斜率效率51%.应用压电陶瓷调节腔长,可以得到560 MHz的调谐带宽.
激光技术 单频固体激光器 频率调谐 角锥棱镜式谐振腔 光学扫描器总是被要求在一定的频率下扫描一定的角度,而检流计式光学扫描器的最高扫描频率和扫描角度两个参量是矛盾的.用受迫振荡的二阶微分方程来描述检流计的动态特性,从理论上分析了检流计式扫描器在正弦波扫描方式下的传递函数,求解可知正弦波驱动函数下的扫描运动还是相同频率正弦波,推导出扫描角度倒数平方可用频率平方的二次函数表示,从实验上测量检流计的扫描频率和扫描角度的关系,从而为寻找高速扫描提出依据.根据理论分析和实验数据的结果,提出适用于小角度扫描的小反射镜设计思想,并进行了实验验证.
测试计量仪器 检流计式光学扫描器 传递函数 扫描频率 扫描角度 设计了一套灯抽运的Nd:YAG主振-功率放大(MOPA)系统,在该系统中使用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜来提高光束质量,其中种子激光源为窄线宽的Cr4+:YAG被动调Q的扭转模激光器,使用两个放大级进行双程放大,在两个放大级之间采用像传递和90°旋光器补偿退偏,在相位共轭镜中采用CCl4,氟里昂112和CS2三种液体进行实验,并测量了SBS反射率和SBS保真度.MOPA系统在20 Hz的重复频率下工作,M2因子为1.6,脉宽为7ns,最大输出能量为600 mJ.
激光技木 非线性光学 受激布里渊散射相位共轭镜 扭转模 卫星光通信中,两个光通信终端同时对来自对面终端的光束进行跟踪,跟踪误差为时间和统计上的联合随机变量.讨论了跟踪误差对光功率接收的影响,对双向跟踪的稳态条件进行了估计.最后,以开关键控脉冲调制和直接检测方式的卫星光通信为例,通过仿真分析了跟瞄误差对光通信的影响.
卫星光通信 跟猫 稳态条件 误码率 在一台kHz飞秒激光器中,引入可变形镜进行相位补偿,应用SPIDER方法和仪器作为测量手段,建立了一套相位测量补偿系统.实验表明激光脉冲的位相畸变得到较好的补偿,应用可变形镜是自适应相位补偿的一种有效而简单的方法.
自适应光学 可变形镜 kHz飞秒激光 在纳秒级光脉冲多程放大研究中,Lowdermilk解析解仅考虑了增益完全恢复和完全不恢复两种极端情况.实际上,在脉冲间隔时间内放大器的增益恢复很可能介于完全恢复和完全不恢复之间.直接从速率方程出发,建立脉冲通量与激光上、下能级粒子数的相关方程,推导出上、下能级粒子数密度在脉冲与放大器发生相互作用时间间隔dT前后的递推关系,从而解决了增益不完全恢复问题.另外,把该模型的计算结果与Lowdermilk解析解和多程放大实验结果做了比较,分析了弛豫效应对能流放大特性的影响,并得到了比较准确、可靠的结果.
光束传输 速率方程 多程放大 增益饱和 弛豫效应 通过分析二维转台与卫星平台的耦合运动引起粗瞄误差的变化规律,讨论耦合运动对信标光光场分布的影响,进而提出补偿方案以保证卫星光通信系统的性能.通过数值仿真得到:对于主转动惯量小于100kg·m2的卫星平台耦合运动引起的粗瞄误差较大,导致目标卫星接收到的信标光功率下降,系统冗余大幅度下降,应采取补偿方法消除粗瞄误差保证系统性能:对于主转动惯量为l00kg·m2:1000kg·m2的卫星平台,当瞄准角较小时耦合运动引起的粗瞄误差较小,可不予补偿,瞄准角较大时耦合运动引起的粗瞄误差较大,应采取相应的补偿措施;对于主转动惯量为＞1000kg·m2的卫星平台耦合运动引起的粗瞄误差可忽略不计.
激光星间链路 天线扫描捕获 粗瞄 对LD端面抽运Yb:YAG固体激光器的参量作了计算,抽运光腰分别取400μm和160μm,振荡光腰的取值为130μm,计算出8 at-%掺杂的Yb:YAG晶体的厚度等参量值,在实验中采用了1.2 mm和1.6 mm两种规格的8at.-%掺杂的晶体,很好地验证了这个结论.
激光技木 Yb:YAG固体激光器 晶体厚度 抽运光睡 振荡光腰 建立了用于光学元件和材料的激光(1064 m与355 nm)损伤阈值测试平台.按照IsO-DIS 11254-1.2的测试规范,采用l-on-1打点与激光损伤几率的方法给出被测样品的激光损伤阈值.研制了激光光斑有效面积测试装置,提高了光学元件激光损伤阈值的测试精度.
激光技木 激光损伤阈值 有效面积 损伤几率 激光与红外干扰材料的特性测量中,为克服热像仪温度分辨率低的缺点,设计了高精度激光与红外对抗材料特性测试系统,该系统光源采用带精密功率和温度控制的半导体激光器(1.06μm)和中远红外辐射板(3～5μm,8～12μm),并采用斩波频率为12 Hz的机械斩波方式.探测器选用高灵敏度的带滤光片的PIN管和热释电探测器,光学接收系统采用φ178 mm的卡塞格伦聚光接收系统,测试系统的软件用Measurement studio编写,采用了128阶FIR数字带通滤波器和AR功率谱模型进行数字信号处理,系统透过率测量分辨率＞0.5%,测量精度＞1%,测量距离＞200m,并且提供了完备的试验数据和图表的分析、统计的功能.
激光技术 红外 材料特性 透过率 采用气相输运平衡技术,对同成分掺镁铌酸锂晶体薄片进行了近化学计量比处理.对处理后晶体的吸收特性、极化电场、抗光折变性能等进行了系统研究.实验结果表明,与同成分样品相比,近化学计量比掺镁铌酸锂晶体吸收边发生蓝移,光折变阈值提高4个量级,周期极化电场降低近1个量级.
人工晶体 近化学计量比铌酸锂晶体 气相输运平衡 抗光折变 畴反转 在改性的K6体系中,用顶部耔晶熔盐法得到了重约60 g,透明区达15mm×17mm×14 mm的块状Nb:KTP晶体.在使用波段,透过率为85%.实现了1064nm的非临界相位匹配.晶体的Ⅱ型相位匹配的截止波长蓝移至937 nm.用不同掺杂浓度的Nb:KTP晶体倍频,分别获得了波长为468.5 nm,473nm和480 nm的蓝色激光.测量了7.5 mo1.-%Nb:KTP晶体的折射率,计算和测定了该晶体的截止波长,得到了该晶体的角度、温度和光谱接收带宽,结果表明它们分别约为KNbO3的2.6,24和3.4倍,因而在实现频率转换时将放宽对使用条件的要求,并改善输出蓝光的质量.
Nb:KTP晶体 光学性能 非线性性能 蓝色激光器 垂直堆跺InAs量子点是用分子束外延(MBE),通过Stranski-Krastanov(S-K)方式生长.利用光致发光(PL)实验对InAs量子点进行了表征.在生长过程中使用对形状尺寸控制的方式来提高垂直堆垛InAs量子点形貌均匀性.样品的外延结构是Si掺杂GaAs衬底生长500nm的过渡层,500nm的GaAs外延层,15nm的Al0.5Ga0.5As势垒外延层,5个周期的InAs量子点生长后2单层GaAs的外延结构,50 nh的Al0.5Ga0.5As势垒外延层,最后是15 m的GaAs覆盖层.外延结构中Al0.5Ga0.5As势垒外延层对镶嵌在里面的InAs量子点有很强的量子限制作用产生量子效应.PL测量系统使用514.5 nn的缸离子激发源.发现了量子点基态光致发光峰等距离向红外方向劈裂等新的物理现象.利用光致发光通过改变势垒的宽度和掺杂情况,研究了外延结构的光致发光特性,得到二维电子气(2DEG)随势能变化局域化加强等的新结果.
半导体材料 光致发光 垂直堆垛的InAs量子点 分子朿外延(MBE) 研究了掺Yb3+钇铝石榴石(Yb:YAG)晶体的生长和性能,通过试验得出了合适的温场系统、生长工艺和热处理条件.通过测量Yb:YAG晶体在939nm处的透过率得出了其吸收系数与原始掺杂浓度之间的关系.所生长的Yb:YAG晶体连续输出功率14.1 W,光-光转换效率为38.6%,斜率效率达55.1%.对Yb:YAG-YAG,Nd:YAG-YAG进行了热键合技术研究,获得了较满意的结果.
人工晶体 激光晶体 提拉法 晶体生长 性能 热键合 采用熔体提拉法生长大尺寸Nd:YLF晶体.通过大量实验,建立了合理的温场和生长工艺.在晶体生长的全过程中.有效地防止了水和氧的污染.生长出直径φ25 mm～φ30 mm,等径长度为100mm～120 mm的Nd:YLF晶体毛坯,选切出φ10mm×100mm的Nd:YLF激光棒.晶体光学均匀性较好,无裂纹、气泡和夹杂物.
人工晶体 提拉法 晶体生长 应用中频感应提拉法成功生长出高浓度(原子数分数0.50)Yb:YAG晶体以及YbA15O12 (YbAG)激光晶体,X射线粉末衍射(XRPD)结果表明晶体的结构和Y:Y3Al5O12(YAG)相似.研究了室温下,晶体的吸收光谱、发射光谱和荧光寿命,并且比较了与低浓度Yb:YAG晶体的光谱参数.结果表明,高浓度Yb:YAG及YbAG晶体足有前途的高功率激光增益介质.
激光晶体: Yb:YAG晶体 YbAG鼎体: 提拉法Й体生长 光谱性能 研究了离子注入掺铒富硅氧化硅材料的光致发光和发光强度随退火温度的变化.在实验中发现,材料在1.54 μm处的发光波形与发光强度均与退火温度有关.在1100℃退火条件,材料形成较好的硅纳米晶,提高了Er的激发和发光效率.在T>100K时,Er发光的温度淬灭与非晶硅的含量有关,1100℃退火样品的温度淬灭效应比较小.
离子注入 光致发光 铒 富硅氧化硅 对二极管侧面抽运条件下工作物质内温度分布特性进行了理论研究;探讨了工作物质内增益分布特性与温度分布特性之间的内在联系;通过计算机,对不同条件下工作物质内的温度分布情况进行了理论计算和数值模拟,并对其特性进行了详细讨论.
二极管 侧面抽运 增益分布特性 温度分布特性 衬底温度是影响ZnO薄膜特性的重要因素,可以在很大程度上改变薄膜的结晶结构,温度高低直接影响衬底表面吸附原子的表面迁移率,再蒸发和结晶情况.在室温下测量了不同温度生长的ZnO薄膜的X射线衍射(XRD)曲线,探讨了最佳结晶质量所需的衬底温度.另外,从迁移率随温度的变化曲线上也得到同样的结果.
ZnO薄膜 晶体结构 迁移率 以硝酸铀、氟化钙和氟化铅为原料,采用导向温度梯度法(TGT)成功地生长了可用作1.54μm被动Q开关的U:CaF2晶体.通过ICP-MS测量晶体中不同部位U的含量,测得U在CaF2中的分凝系数等于0.53.通过改变原料配比生长了多种价态的U:CaF2晶体.结果表明PbF2可以调节U的价态:无PbF2的条件下生长的晶体为U4+:CaF2;加入PbF2生长的晶体主体上是U3+:CaF2,靠近石墨坩埚的晶体外层被进一步还原为U2+:CaF2.
人工晶体 U:CaF2晶体 导向温度梯度法 分凝系数 吸收光谱 采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在热氧化的SiO2/Si(100)基片上提拉法制备掺EP:A12O3光学薄膜.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(ARM),X射线衍射分析(XRD)研究了掺Er3+:Al2O3光学薄膜的形貌、厚度以及结构等特性.结果表明,在氧化的SiO2/Si(100)基片上获得了厚度为1.2 μm,固溶Er3+的面心立方结构γ-(Al,Er)2O3和单斜结构θ-(A1,Er)2O3的薄膜.薄膜表面光滑、平整,无明显的表面缺陷.掺EP:Al2O3薄膜晶粒分布均匀,平均晶粒直径为50～200 m,表面起伏度为10～20 nm.测量了10 K下掺0.1 mo1%～1.5 mo1%Er3+:Al2O3光学薄膜的光致发光(PL)谱,获得了中心波长为1.533μm的发光曲线.PL强度随Er3+掺杂浓度的增加而下降,相应的半峰宽(FWHM)也从45 nm减小到36 nm.Sol-gel法制备掺Er3+:Al2O3/SiO2/Si光学薄膜满足有源光波导放大器基体材料的性能要求.
光学薄膜 掺Еr3+光波导放大器 溶胶-凝胶法 为满足高功率激光抽运中氙灯及其防护隔板玻璃宽谱增透的要求,采用提拉镀膜法在K9基片上通过溶胶-凝胶工艺镀制有机硅-SiO2双层宽谱增透膜系.在实验的基础上讨论了有机硅-SiO2双层膜系中膜厚的搭配以及膜系的宽谱增透特性.实验研究表明通过合理的膜层搭配和对镀膜参量的有效调控,有机硅-SiO2双层宽谱增透膜系在376～927nm连续波段内具有透射率大于98%的增透效果,激光损伤阈值大于20J/cm2(1064nm,4ns),且性能稳定,完全满足氙灯及其防护隔板上宽谱增透膜的要求.
薄膜物理学 宽谱增透膜 溶胶-凝胶法 高功率瀲光 激光损伤阈值 研究了单块非平面环形腔输出耦合面偏振膜反射系数对器件实现单频振荡及输出功率的影响.在给定晶体尺寸,磁场及抽运功率的情况下,通过计算,合理选择S偏振光和P偏振光的反射率,在保证激光单频输出的前提下,使器件的耦合输出膜的透过率接近最佳值.
激光技术 单块非平面环形腔 选偏膜反射系数 单频 最佳透过率 在单界面的全反射和双棱镜结构的受抑全内反射中,Goos-Hanchen(GH)位移量只能达到波长的量级,在实验中很难对其进行探测.在镀有薄膜的玻璃棱镜界面上,当入射角小于但接近于棱镜与薄膜(其折射率小于棱镜的折射率)界面的临界角时,全反射光束的GH位移共振增强现象.分析表明,在入射角给定的情况下,共振峰的峰值随着薄膜厚度的增加而增加,峰值位移量可以达到光波长的100～1000倍,且位移量可通过改变入射角和薄膜厚度来调节.最后给出了为使反射光束的轮廓不变,薄膜的厚度应满足的条件.
薄膜 增强的Goos-Hanchen位移 稳态相位法 共振 实验研究了偏振膜的0°和56°角激光损伤特性.研究表明,对于未镀SiO2覆盖层的偏振膜,S和P激光0°和56°角入射的损伤图貌为疤痕和膜层剥离,而对于镀SiO2覆盖层的偏振膜,0°和56°S偏振光的激光损伤主要为疤痕,56°P偏振光的激光损伤为30～50μm的孔洞,孔洞形成的原因与深入基片亚表面的抛光粉微粒有关.
激光技术 激光损伤 偏振膜 SiO2覆盖层 以[CH/H2/Ar/H2S]为工作气体,采用辉光等离子体辅助化学气相沉积(CVD)技术,对掺硫金刚石薄膜的应力进行了研究,结果表明:在典型的掺硫金刚石薄膜制备工艺条件下,随着硫碳比的增加,总应力和本征应力星减小趋势,在硫碳体积比RS/C=4.2×10-3时,总应力有最大值23GPa;在R S/C=6.5×10-3时,本征应力可以抵消热应力,而使总应力的绝对值最小,在此条件下所合成的金刚石薄膜与衬底的附着性较好,有利于金刚石薄膜的稳定生长.分析认为金刚石薄膜的晶粒边界密度,sp2碳相等杂质分别是产生张力、压力的主要原因.
薄膜物理学 化学气相沉积 金刚石薄膜 掺杂 应力 针对宽接触条形半导体激光器(Broad arealaser diode),设计了一个新颖独特的外腔结构,通过平面镜和光栅的组合外腔来改善光束质量.实验中在2.7倍阈值电流的驱动电流下,获得光瓣宽度(FWHM)为0.53°,相应于光束质量为1.3倍衍射极限,谱宽为0.7 nm,功率为320 mW的激光输出.
外腔注入 单瓣近衍射极限 宽接触条形半导体激光器 光腔衰荡法是一种高反射率的测量技术.在腔长失调的情况下,根据高斯光束空间传输表达式和光腔衰荡法测量原理,建立了反射率测量的理论模型.利用模拟计算,得到了腔长失调对衰荡信号的影响.通过与实验现象相比较,证明了理论分析方法是合理的.
光谱测量 失调 光腔衰荡 反射率 设计了三分支、螺旋形流道的硅基水冷镜结构,并利用ANSYS程序对流速1.6 m/s,水静压1.5×105 Pa时的水冷硅镜尺寸进行了优化设计,并模拟了该尺寸下的热变形情况.实验证明,对于直径80 mim的硅镜,在净吸收热量100w时,最大热变形为0.186μm,并可长时间维持该数值不变.光照停止,继续通水冷却时,在0.75 s内,镜面变形量恢复了0.063μm;10.5 s时,镜面变形量为0.038μm.结合上述二点,多层水冷硅基反射镜可在高功率激光中得到应用,可满足激光**的快速连发要求.
高功率激光器 热变形 压力变形 水冷硅镜 介绍了LD端面抽运的Nd:YAG/Cr4+:YAG被动Q开关激光器的基本原理,并给出了相关的仿真和实验结果.最终在2 kHz的高重复频率下得到了单脉冲能量为33μJ,脉冲宽度为3.9ns稳定的单纵模激光输出.
激光技术 LD抽运 被动Q开关 高重复频率 单纵模 利用格林函数解析法对强激光辐照下的光学材料Al2O3、CaF2、Si、SiO2四种基片的温度场分布以及热畸变特性进行了分析与讨论.计算结果表明:在10lW激光功率、辐照时间为5 s情况下,Al2O3、CaF2、Si、SiO2基片中心处最大温升分别为5.6℃、6.0℃、35.1℃、26.6℃;基片中心最大热畸变量分别为:0.28μm,0.99μm,040μm,0.14μm.
光电子学与激光技术 化学氧碘激光器 窗口材料 热畸变 按傅里叶光学,当平面波通过光栅时,不同级次的衍射角和强度由光栅而定,根据光栅的衍射频谱可以反推出光栅本身的多种信息.一个新的方法就是选用不同级次的功率谱来测量相位光栅的深度.对3块光栅进行了测试,并给出计算的光栅深度.同时给出6块光栅的测试结果——多级衍射强度,结果表明误差值不大于5%.
相位光栅 测试 衍射谱 介绍了大气湍流的统计特性、基本模型.利用SVS-Fortran的Ran(I)产生的随机数序列作为随机变量,客观地描述实际大气湍流的随机过程,经快速傅里叶变换和滤波建立了替代水平湍流大气的等效模型,并根据大气折射率功率密度谱的卡尔曼谱模型,采用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分算法,通过快速傅里叶变换(FFT)和逆变换(IFFT)实现激光的湍流大气传输过程的模拟.结果表明,随机相位屏产生的附加相位反映了大气结构参数的性能,验证了模型的正确性.
激光传播 大气湍流 数值模拟 对激光二极管侧面抽运Nd:YAG板条双程功率放大器进行了研究,激光器基模输出平均功率大于200 W,建立了激光二极管侧面抽运Nd:YAG之字型板条激光主振荡-多程功率放大(MOPA)系统,它由两级Nd:YAG板条双通功率放大器构成,最后-级为单通放大器.在500Hz重复频率时,获得单脉冲能量为410mJ的1.06μm激光输出,光束质量M2小于6.5,KTP晶体在80℃温度下倍频,输出0.53 μm绿光单脉冲能量210mJ,光束质量M2小于6.5.
激光技术 激光功率放大器 固体激光器 二极管激光器 光束质量 讨论光波导数值计算方法中的有限差分光束传播法(FD-BPM)的设计与分析.从光波导理论、光波导数值算法、偏微分方程的差分方法引入FD-BPM算法.讨论了边界条件的计算及作用.结合具体光波导结构,运用FD-BPM算法进行数值计算;对得出的结论,通过改变不同参量,进行了结果的比较和分析.
数值计算 有限差分光束传播法 光波导 用结构网格Godunov有限体积计算格式,模拟了高马赫数钝头体的全流场和激波层的特性,根据气压和密度的分布对流场进行了均匀层、激波层和非均匀层的划分,数值模拟了高超声速飞行器头部产生的高压、高密度的激波层对光束产生的折射效应.结果表明,高马赫数下飞行器产生的激波,在很大程度上影响了光束的传输,通过模拟三维空间大气的流场压力和密度,进行光学计算校正光束通过激波层产生的折射误差是可行的.
三维数值模拟 Euler方程 激波 气动光学 折射 采用中频感应加热提拉法(Cz)生长晶体,研究了直径φ80 mm Nd:YAG晶体生长的设备条件、温场装置和生长参量,对长晶过程中出现的放肩和转肩阶段晶体开裂原因进行了分析,并采取了相应的改进措施,获得了直径φ80 mm等径长度200mm质量良好的Nd:YAG晶体.
人工晶体 提拉法 晶体生长 温场 采用XeCl准分子激光实现了碳化硅薄膜的脉冲激光晶化,对退火前后薄膜样品拉曼散射谱特征进行了分析,探讨了激光能量密度对纳米碳化硅薄膜结构和物相特性的影响.结果显示晶态纳米碳化硅薄膜的拉曼散射峰相对体材料的特征峰显著宽化和红移,并显示了伴随退火过程存在着硅和碳的物相分凝现象.随着激光能量密度的增大,薄膜的晶化度提高,晶化颗粒增大,而伴随的分凝程度逐渐减小.
薄膜物理学 拉曼散射 晶化 激光退火 碳化硅 为了对激光烧蚀沉积Ag薄膜生长率和环境气压关系进行定量解释,考虑烧蚀产物在惰性气体环境中的动力学过程以及薄膜生长的沉积和二次溅射过程,并假定二次溅射几率正比于入射粒子的动能,建立了激光烧蚀沉积纳米薄膜生长的动力学模型.定量地解释了T.Scharf等人在惰性气体He,Ne,Ar,Xe环境下烧蚀沉积Ag膜的实验结果,所出现偏差乃计及大颗粒所致.
薄膜物理学 Ag薄膜沉积 脉冲激光烧烛 在不同的氧分压下用电子束热蒸发的方法生长了氧化锆薄膜.通过扫描探针显微镜、分光光度计、X射线衍射、激光损伤阈值(LIDT)测量等,研究了沉积中氧分压对ZrO2薄膜的微结构、光学性质、激光损伤阈值等的影响.
光学薄膜材料 氧分压 表面粗糙度 激光损伤阈值 介绍了-种高光束质量、高峰值功率的二极管抽运主振荡功率放大器(MOPA)系统.通过对抽运均匀性的优化及放大特性的研究,应用了像传递和相位共轭等技术,达到了重复频率40 Hz,单脉冲能量400mJ,脉冲宽度约7ns,光束质量优于2倍衍射极限的指标.
二极管抽运 YAG激光器 放大 研究了电抽运参量对大尺寸脉冲氙灯光效的影响,包括预电离点灯以及抽运脉宽两方面内容.研究结果表明:预电离技术可以使氙灯光效增加约7.8%;而抽运脉宽变窄50μs时,有效光输出能量却增加了2.0%.
激光技术 氙灯 光效 预电离 抽运脉宽 从麦克斯韦方程出发,利用耦合波理论和增强传输矩阵的方法,计算了ICF系统使用的色分离光栅(CSG)的衍射特性.得到了比标量理论设计计算更为精确的结果.计算结果表明,色分离光栅的周期越小,三倍频光的零级衍射效率越低.
耦合波 传输矩阵 色分离光栅 对二极管横向抽运1.319μm大功率Nd:YAG激光器进行实验研究.采用横向抽运方式(CEO公司RD module),以φ4×115(单位mm)Nd:YAG晶体为激光工作物质,通过谐振腔设计和小孔光阑相结合的手段抑制高阶模的振荡,选取单横模,并且达到补偿晶体的较大热效应、提高单模的模式竞争能力的目的.在抽运光功率为343 W的条件下,得到功率大于6 W的TEM00模1.319μm连续激光输出,光束质量因子M2<2,激光功率不稳定度低于2%,最大光-光转换效率约为1.74%.
全固态激光器 二极管抽运 TEM00模 利用钛宝石激光器抽运Nd3+:GdAl3(BO3)4(NGAB)非线性激光晶体,通过抽运光与基波光自混频实现了连续蓝色激光输出.在此基础上,将-块KTP非线性光学晶体插入到NGAB晶体和输出镜之间,实现了蓝绿色激光的同时输出.
激光技术 蓝绿色激光 自混频 钛宝石激光抽运 NGAB晶体 利用增益开关技术调制LD抽运的Nd3+:YVO4微片激光器,实现了脉宽在60～140 ns连续可调、高重复频率的稳定、单模激光脉冲,重复频率在1～1 kHz精确可控,能够根据不同的需要直接或整形后作为种子光源.分析了LD驱动电流及调制宽度对激光脉冲宽度的影响,得出驱动电流和调制宽度的乘积越大,所得激光脉冲宽度越窄的结论.
采用工作物质为非临界相位匹配的KTP晶体的环行腔OPO,获得了输出能量20mJ,转换效率为58%的1.57 μm人跟安全激光输出.该激光器具有紧凑、简单、易于工程化等特点,有利于在激光测距、激光雷达等领域的推广应用.
激光技术 光参量振荡器 环行谐振腔 YAG晶体中,Nd3+离子4F32-4I13m次跃迁产生1319m和1338nm激光,此两谱线跃迁截面接近,约为4F3z-4I11/2主跃迁截面的1/5,为了高效地获得所需次跃迁的单谱线激光,采用三色镜技术抑制了主跃迁和另-不要的次跃迁谱线.研制成以下次跃迁的单谱线激光:1)激光二极管(LD)抽运1319 nm或1338 nm TEM00模Nd:YAG连续激光器.输出功率为200 mW,光光转换效率为20%;2)氪灯抽运1319 nm TEM∞Nd:YAG连续激光器.输出功率为6 W,电光转换效率为0.12%;3)氪灯抽运高功率1319nm Nd:YAG多模连续激光器.输出功率为100 W,电光转换效率为1.67%.
构建了腔内倍频条件下考虑空间烧孔效应的1079.5 nm和1341.4 μm双波长激光的速率方程,通过数值计算分析了激光运转的特性,通过比较增加主跃迁的倍频几何因子和增加主跃迁的腔内附加损耗这两种方法获得均衡的双波长倍频输出情况,发现增加倍频几何因子的方法比增加损耗的方法效率更高.
激光技术 连续双波长激光 腔内倍频 速率方程 均衡输出 在闪光灯抽运的Cr:LiSAF激光器中插入电光切换结构获得两路独立可调谐的双波长交替激光输出.研究了900 m处激光器的抽运能量输入-输出和抽运能量输入-输出脉宽的关系.在900 nm附近,获得脉宽30ns,单脉冲能量30mJ的脉冲输出.两个切换的脉冲在差分吸收雷达系统上有重要的应用价值.
激光技木 电光切换 双波长 调谐 通过分析高功率线阵半导体激光器(DL)的激光输出特性,设计了-套光束变换装置,可将10 mm宽的线阵DL激光耦合进单根光纤中.变换过程如下:首先用微柱透镜对DL的快轴方向准直,然后利用微台阶反射镜,通过提高慢轴方向光束质量而降低快轴方向光束质量的方法,使得线阵DL两个方向的光束质量相近,从而可以汇聚成-接近圆形的光斑,再用聚焦透镜耦合进单根光纤中.在实验中实现了将输出功率为42 W的连续线阵DL的输出激光耦合进-根芯径为1 mm,数值孔径NA=0.38的光纤中,光纤输出激光功率为连续25 W,整个光束变换系统的耦合效率为59.5%.
半导体激光器 光束变换 光纤耦合 微台阶反射镜 综述了光子晶体激光器研究领域的最新进展,介绍了当前国际上所研制的光子晶体激光器的主要类型、结构、工作原理和性能参量等,并对其发展前景作了简要展望.
激光技术 光子晶体激光器 研究进展 工作原理 光子禁带 针对大功率连续激光二极管抽运的Nd:YAG圆棒状固体激光器中激光输出功率与光束质量的关系问题进行了深入的理论和实验研究.在二极管侧面抽运条件下,通过优化抽运腔的结构设计以提高抽运的均匀性和对抽运光的吸收效率:在激光谐振腔内采用双棒结构,通过优化激光谐振腔的设计来补偿热透镜效应;在双棒之间插入偏振旋光器和光学成像系统,以补偿热致双折射效应.当每个抽运腔采用30个20W的连续激光二极管阵列抽运,总抽运功率达1200W时,实现了最大平均功率为300W,光-光转换效率为25%的激光输出.在此基础上进行声光调Q,获得了重复频率为15KHz,脉宽为110 ns,平均功率为240 W,光束质量M2为18的调Q基频激光的输出.
激光技术 二极管抽运 双棒结构 偏振旋光器 声光调Q 免调试谐振腔应用在内腔式Cr4+:YAG被动调Q的KTP光参量振荡(OPO)激光器中,获得综合性明显优于平平腔的结果:电光效率由2.27‰提高到2.70‰,1.57μm激光输出单脉冲能量由18 mJ提高到21.4mJ,脉宽由24ns压缩到7.8 ns,发散角由8 mrad减小到7 mrad.并发现定向棱镜腔激光输出能量、光轴指向、脉宽及波形等稳定性比平平腔均有显著改善.已研制出小型、高效、高稳定性、高光束质量的OPO激光器.
激光技木 免调试谐振腔 定向棱镜 人眼安全 高稳定性 Cr4+:YAG被动调Q 在考虑荧光浓度猝灭以及增益介质热效应对粒子数玻尔兹曼分布影响的基础上,建立了准三能级微片激光器的速率方程,并将该方程用于解释Yb3+:YAl3(bO3)4微片激光器.比较理论计算结果和他人已发表的实验数据,显示该方程在-定程度上是合理的.在此基础上提出了-定条件下Yb3+:YAl3(bO3)4微片激光器的激活离子浓度和介质厚度的优化方案.
激光物理 澉片激光器 速率方程 Yb:YAB晶体 报道了共电极折叠腔电光腔倒空射频波导CO2激光器的设计方案,为在限定激光器体积的前提下大幅度地提高激光的输出功率,主振激光采用了Z折叠腔结构以及电光腔倒空方式输出激光.本振通道采用单通道结构.此激光器结构可以提高外差频率稳定度.理论分析了控制电光腔倒空过程激光输出波形的方法.
激光技术 折叠腔 电光腔倒空 射频激励 波导CO2激光器 采用KTP晶体对掺Yb3+脉冲光纤激光器输出的1064 nm脉冲激光进行腔外倍频,当红外平均输入功率为10 W,重复频率为20kHz,脉冲宽度为169+4 ns时,获得了532 nm,平均功率为1780 mW,脉冲宽度为121+4 ns的绿光输出,倍频转换效率为17.8%.
激光技术 掺b3+ 光纤激光器 倍频 建立了简化的瞬态增益基本模型,数值计算了低频光脉冲经过掺Yb双包层光纤放大器(掺Yb双包层光纤放大器)后的波形.在实验中对种子源放大的掺Yb双包层光纤放大器的脉冲特性进行了分析,证实了其瞬态增益的低频响应特性.
激光技木 光纤放大器 双包层光纤 瞬态增益 在可见光区域内研究激光引发的等离子体光谱法(LIPS).发现不同靶材产生的等离子体的空间形状和发光颜色不-样,而且不管激光以多大角度入射于靶,产生的等离子体都垂直于靶面向外辐射.不同靶材产生的等离子体谱线分析的最佳位置与待分析元素的原子量有关,放置在最佳位置时可以得到信噪比高的待测元素的辐射谱.此外在混合物靶材引发的等离子体中还发现ArI离子的特征谱线,如在紫铜和镀Zn的Fe中发现578.352m的ArI离子特征谱线,而在黄铜中发现578.155m的ArI离子特征谱线.
