带有大曲率半径反射镜的六镜环形腔稳定性的研究

本文对碰撞锁模(OPM)激光器中所用六镜环形腔的稳定区域进行了理论分析,得到了简明、精确的解析解.通过光腔稳定域面积随光腔参数变化的数值计算,提出了一种提高环形腔稳定性的新方案.对该条件下腔内光束参数的变化进行了分析、计算和讨论,证明这种方案是可取的.     

热透镜效应对谐振腔稳定性影响研究

根据激光腔的矩阵理论和稳定条件,分析了热透镜效应对不同类型谐振腔稳定性的影响,推导了谐振腔稳定区域对应光焦度的边界值与激光棒位置的关系.是对于一个确定腔型的谐振腔,在热透镜效应的作用下,腔型可能会发生变化,存在两个或两个以上光焦度区域,在这些区域中,谐振腔保持原腔型,可以根据泵浦的情况,选择合适的腔参数,以避免热透镜效...     

用于基因检测的微流控PCR荧光信号提取方法研究

针对微流控聚合酶链式反应(PCR)芯片荧光图像中反应腔识别与荧光信号提取的难题,提出了一种基于算法集成的微流控PCR芯片荧光信号提取方法。首先提取CCD图像中包含多个反应腔的目标区域,采用最小误差阈值分割法分离背景和反应腔,使用网格划分法提取单个反应腔区域,通过小波变换和改进的Canny算子相结合的方法实现反应腔边缘识别。然后对每个反应腔的识别区域进行像素灰度值求和,计算均值来表征本次循环荧光信号的强度。以人工质粒PUC-18基因为检测对象,开展了反应条件相同的四腔微流控实时荧光PCR实验。结果表明,本文方法可快速有效识别PCR反应腔并实时提取每个反应腔的荧光信号,绘制的扩增曲线一致性好,避免了亮、暗斑的影响,提高了基因扩增分析的准确性。     

多次外光反馈下垂直腔面发射激光器非线性动态特性理论研究

在SIMULINK平台下建立了垂直腔面发射激光器(VCSEL)动态仿真模型，利用该模型对多次外光反馈下垂直腔面发射激光器的非线性行为进行了研究。结果表明，短外腔时，光子密度随外腔长呈周期为半激射波长的余弦关系；长外腔时，随外腔长增加，垂直腔面发射激光器依次经历混沌、多周期、倍周期和单周期区域，增大外腔反射率时同样存在这些非线性区域，但出现顺序相反。进一步得出：考虑单次反馈时由于忽略了占有较多能量的高次反馈导致上述非线性效应偏弱；增大自发辐射因子或减小线性展宽因子可抑制系统的非线性行为。     

Ansys软件在行波管耦合腔慢波电路分析中的应用

利用ANSYS有限元软件对异型耦合槽、锥度漂移管以及带吸收小腔的多种耦合腔慢波电路进行三维电磁场仿真计算，通过进行单腔及多腔谐振模式分析，得到各种耦合腔慢波系统的色散关系曲线，数值计算结果与实验测试值非常吻合。同时，在ANSYS计算基础上结合区域匹配方法，提出了一种新的工程计算方法，在实际工程中使用具有很好的应用价值。     

具有梯度孔隙率的多孔介质封闭方腔内的自然对流

为研究梯度孔隙分布多孔介质内自然对流流动和传热问题,建立了三种不同孔隙率分布的多孔介质模型,采用有限元方法进行了模拟计算。基于场协同理论分析了具有梯度孔隙率的多孔介质方腔内速度场与温度梯度的协同关系,探讨了不同方向孔隙率梯度分布对多孔介质腔体内温度场和速度场的影响。研究结果表明,梯度孔隙率的多孔结构低孔隙率区域通过导热强化传热,高孔隙率区域随着Ra数的增加,对流换热逐渐增强,平均Nu数增大很快,具有梯度孔隙率的多孔介质封闭方腔内的自然对流得到强化。     

反馈光注入半导体激光器复合腔模的稳定性

利用渐进稳定性分析的方法研究了小注入电流条件下反馈光注入半导体激光器的复合腔模(ECM)的稳定性,并提出对应于所有的复合腔模在相空间内存在一个模式稳定区域,复合腔模出现在该模式稳定区域内的概率远大于出现在该模式稳定区域外.通过求解复合腔模的鞍结分岔及霍普夫分岔边界条件并计算载流子浓度的庞加莱截图,验证了模式稳定区域的存在.数值计算的半导体激光器载流子浓度的分岔图验证了在小注入电流条件下渐进分析的可靠性.     

改进的IPO与FEM混合法分析复杂电大腔体电磁散射

对传统的迭代物理光学法(IPO)进行了改进,使之适合于分析具有非完纯导电边界的电磁问题,并与矢量有限元方法(FEM)相结合,对内壁涂敷介质的具有复杂终端结构的电大尺寸腔体的电磁散射特性进行分析.通过Fresnel反射系数,利用IPO方法处理腔体内壁比较平滑的介质涂敷区域,在结构复杂的终端区域,利用FEM进行分析.利用交界面上场强连续条件实现两个区域之间的电磁耦合.通过迭代,计算出腔体内部稳定的电磁场分布,进而获得整个腔体的散射特性.由于在介质涂敷附近区域避免了FEM处理过程,从而可以节省大量计算时间和内存消耗.     

基于全介质薄膜法布里珀罗滤光片的1550 nm可调谐外腔半导体激光器

提出并实现了一台基于单腔全介质薄膜法布里珀罗滤光片的1550 nm可调谐外腔半导体激光器。介绍了其内部的光学元件及其工作原理,随后对该半导体激光器的纵模输出特性进行了理论分析,搭建了该可调谐外腔半导体激光器。在不同的实验条件下,对该可调谐外腔半导体激光器在调谐过程中的输出波长、线宽及功率进行了实时同步测量。由所测数据总结出最佳实验条件,并得到了此条件下可调谐外腔半导体激光器的各相关参数。该可调谐外腔半导体激光器有一个线性的无跳模波长调谐区域(1547.203~1552.426)nm,一个稳定的输出光功率范围(40~50)μW,以及一个稳定的输出单纵模分布、线宽范围(100~150)MHz。该可调谐外腔半导体激光器可用于环境监测、原子与分子激光频谱研究、精确测量等领域。     

用于回旋速调管的新型开放式球形谐振腔

作为毫米波、亚毫米波源的回旋速调管工作于W波段及以上波段时,如何提高输出功率和工作效率是回旋管研究的重点.对开放式球形腔TE谐振模式的特点进行了理论分析,并与圆柱谐振腔TE模式进行了比较,通过计算模拟对比了二者谐振腔的电场能量分布特点.与圆柱谐振腔TE021模式相比,在电子通过区域,开放式球形腔内TE102谐振模的高频...     

化学机械抛光工艺中的硅片背压力控制与优化

化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing,CMP）技术是最有效的晶圆全局平坦化技术,抛光头是CMP设备中最核心的部件之一,新一代抛光头的设计主要采用区域压力控制技术。硅片抛光质量不仅取决于抛光液,还取决于对硅片抛光压力的精确控制。在CMP抛光工艺过程中各腔室的压力设定值通常并非一致,而且由于柔性弹性隔膜的存在各腔室之间相互耦合。由于耦合现象的存在使得多区腔室压力控制变得复杂化,针对这一耦合现象本文提出了一种用于多区解耦的控制方法,并基于该方法对多腔室进行了系统辨识以及控制参数整定,最后进行了多腔室同时加压实验,实验结果表明该解耦控制方法的可行性以及正确性。     

采用软性材料支撑时光学谐振腔加速度敏感度的有限元分析

在Pound-Drever-Hall激光稳频方法中,有限元分析被广泛地用于优化光腔的加速度敏感度。在对腔体支撑进行建模时通常采用两种方式,即直接在腔体表面上取几块小区域进行约束或者使用刚性材料作为支撑。这里将有限元分析应用于更接近实际情况的采用软性材料支撑的腔体。采用软性材料支撑时,腔体受力后会出现较大的整体转动,干扰了腔长变化的计算。为此引入一种旋转坐标系的方法,该方法能够扣除掉腔体的整体转动效应。分析了一种软性材料支撑的长方体腔的加速度敏感度,并将之与直接在腔体表面上取几块小区域进行约束时的结果进行了比较,发现两者存在一定的差异。讨论了采用软性材料支撑时摩擦系数的设定和相应的支撑结构的建模方式。     

高透腔面大功率650 nm红光半导体激光器

利用石英闭管法对金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延生长的应变量子阱(MQW)650 nm AlGaInP/GaInP材料进行选择区域扩Zn,使扩Zn区域的光致发光(PL)谱的峰值蓝移达175 meV,形成对650 nm波长激光器的高透腔面,有益于减少激光器腔面光吸收,增加了激光器退化的光学灾变损伤(COD)阈值.后工艺制作出条宽100μm,腔长1 mm的增益导引激光器,实现了红光半导体激光器的大功率输出.激光器阈值电流为382 mA,在2.28 A工作电流时达到光学灾变损伤阈值,最大连续输出光功率1.55 W,外微分量子效率达到0.82 W/A.     

基于SSS结构仿真的F-P腔磁流体填充光纤传感器研究

光纤传感器在工业生产对磁场检测具有着重要意义。本文研究了基于SSS结构的F-P腔磁流体填充光纤传感器对于磁场的敏感性问题。首先,通过Rsoft软件对SSS光纤传感器结构特点进行了研究。由SSS的传感区域延伸出磁流体的填充的实验思路,搭建了磁场发生器,制作了将磁流体填充进F-P结构光纤空腔内传感器,通过变化磁场强度对磁流体的折射率性质进行了研究。得到了磁流体在磁流体在一定的磁场强度内,折射率与磁场强度成一定比例的关系,并实现了F-P腔磁流体的填充。     

高功率激光器用的折迭式共振腔

利用光束传输矩阵方法,计算了折迭式激光器共振腔内光束半径分布和模体积与转折反射镜曲率半径、气体负透镜参数α的关系.结果表明,由于气体负透镜效应,放电长度较长的气体激光器,采用折迭式腔结构,不仅缩短了空间长度,而且对保证共振腔工作在低损耗区域,从而获得稳定高功率输出是具有重要意义的.     

微波辅助油炸的加热均匀性研究

为了实现高均匀性的微波和油炸的联合加热，本文设计了一种延展的微波单模腔，扩大了微波加热区域，通过调节矩形加热区域在极化方向的尺寸可获得均匀的电场分布，同时建立了微波加热的多物理场仿真模型来计算腔体内的电磁场分布以及土豆的温度分布。仿真结果表明，在设计的腔体内模拟微波油炸初步实现对土豆油炸效率的提升，模拟土豆在矩形加热腔内做匀速平移运动以及调节上下两个端口之间的相位差随时间不断变化能够进一步提高油炸均匀性，并建立实验系统，验证了所提方法的准确性。还讨论了不同厚度、不同含水量的土豆片对油炸均匀性的影响。     

Cr4+:YAG飞秒脉冲激光器光路结构的优化设计

通过理论分析和数值计算,对Cr4+:YAG飞秒脉冲激光器光路结构的优化设计进行了研究.提出了在谐振腔内插入一薄聚焦透镜代替另一折叠镜以降低光路的复杂性.为研究起色散补偿作用的棱镜对对腔的稳定性和像散带来的影响,导出了棱镜对的光传输矩阵.通过编程计算得出了连续运转和锁模运转两种工作方式下的不同参数的谐振腔稳区图,对激光器工作点的选择做出了论述.定义了像散补偿失配因子F,做出了像散补偿区域分布图.指出F<0.05的区域具有良好的像散补偿特性,也是激光器光路结构参数设计必须要考虑的重要方面.论证了改变抽运光聚焦透镜的位置可实现抽运光与腔内振荡光的匹配.     

自发辐射因子对外光反馈下VCSELs非线性行为的影响

利用构建在SIMULLNK平台下垂直腔面发射激光器(VCSELs)动态仿真模型,研究了自发辐射因子对多次外光反馈下VCSEs非线性行为的影响。结果表明,随外腔长(外腔反射率)增加,VCSELs顺次(逆次)经历混沌、多周期、倍周期和单周期区域：进一步得出,增大自发辐射因子可抑制系统的非线性行为,提高器件稳定性。     

含有介质板的有孔矩形腔体耦合特性分析

采用基于时域有限差分法(FDTD)的电磁仿真软件,对开孔腔体内存在介质基板的情况进行仿真。通过改变介质板与开孔的距离、数量和大小,得到不同情况下的时域与频域结果,并将其与腔体内无介质板的情况进行比较。结果表明:根据时域波形,介质板距离开孔越近,数量越多及尺寸越大,腔内的耦合场越小。当腔体内存在介质板时,会对耦合场的高频振荡有较为明显的抑制作用;与空腔时的频域曲线相比,当腔体内存在介质板时,会改变腔体的谐振点分布,同时会产生新的谐振点。腔体内的介质板能提高腔体的屏蔽效能,特别是对于谐振区域,介质板对场强值的抑制效果更为明显。     

单向耦合VCSEL偏振模的同步与编码

为了研究单向耦合垂直腔面发射激光器系统的混沌动力学及其在通信中的应用,采用数值仿真的方法,理论研究了两个单向耦合的垂直腔面发射激光器偏振模的同步特性,并通过对发射激光器偏振态相位的调制实现了该系统的编码。结果表明,主激光器和从激光器相应模式间可以获得高性能的同步,而且存在两个明显的同步区域——完全同步和注入锁定同步。加载的数字信息也可以在从激光器每个偏振分量中还原,这表明可以利用单模或多横模垂直腔面发射激光器进行多信道混沌通信。