激光腔模形成过程的计算机图形模拟

本文依据菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方程,在IBM-PC机上用数值计算方法计算出激光谐振腔(条状腔)光场的振幅分布和相位分布,并将计算结果用三维图形模拟展示出自再现模形成的动态过程,其数值计算及三维绘图的结果与福克斯和厉鼎毅的结果相符,因而提供了一种用计算机图形技术辅助设计激光腔的新方法.     

激光腔稳态模形成的计算机模拟

激光腔稳态模形成的计算机模拟翁兴涛，余模智（武汉测绘科技大学，武汉４３００７０）光学谐振腔是激光振荡器的一个重要组成部分。在一个侧面没有边界的光学开腔中是否存在不随时间变化的稳态场分布？如果存在的话，这些场分布是怎样的？这是激光早期发展中的热门课题，...     

腔内磁光调制激光系统多稳态输出特性

从磁光调制器在激光腔内的基本特性出发,系统地分析了带负反馈装置的腔内磁光调制激光系统的输出特性,得到了输出具有多稳态的结论,并讨论了腔内存在激活介质时系统的多稳态输出特性。此外,还给出了激光系统的控制参数对输出特性影响的数值计算结果。     

强激光稳态热晕效应的数值模拟研究

为了研究强激光在大气传输过程中产生的热晕效应,采用数值模拟的方法,对无风时稳态热晕效应的影响参数进行了求解,探讨了无风稳态热晕效应对轴上光强以及远场能量分布的影响。结果表明,无风稳态热晕效应存在时,随发射功率的增大,一定传输距离截面上的峰值功率密度先增大后减小;截面上的峰值光强随基模高斯光束的腰斑半径的增大而增大;随着传输距离的增大,截面上峰值光强在逐渐减小,能量在逐渐向周围扩展;在一定条件下,截面上的光强分布会呈现中心光强小于周围光强的“草帽型”分布。该结论对研究强激光在远场的辐照效应是有帮助的。     

激光熔池三维非稳态对流传热过程的数值模拟

建立了带有移动热源的激光熔池流体流动及传热过程三维非稳态数学模型。采用自适应网格技术离散求解动量方程，计算出了不同时刻激光熔池温度分布和速度分布。结果表明，激光熔池对流传热非稳态过程是一个预热过程，随着时间的推移，熔池最高温度不断升高，熔深和熔池半径不断增大。非稳态过程按时间先后次序分为3个阶段，初始阶段（加热熔化阶段）、准稳态阶段和快速升温阶段。准稳态阶段熔池形貌、温度分布和速度分布增加幅度不大，且持续时间比另两个阶段长，说明三维准稳态模型是三维非稳态模型的较好近似。计算结果与巳有的实验结果相比大体吻合。     

高斯反射率方形平凹腔激光模场的有限元分析

利用柯林斯公式和边界有限元方法，将方形球面镜腔的衍射积分方程转化为矩阵方程，并对高斯反射率方形平凹腔的模场分布进行了数值计算。研究结果表明，高斯反射率方形平凹腔具有较好的选模性能，可以应用于高功率激光器以获得高质量的激光光束。     

凸—ARR非稳腔被动锁模和调Q激光的腔内倍频

采用凸－ARR（抗共振环）非稳谐振腔,BBO晶体作为腔内倍频元件,在Nd:YAG被动锁模和Nd:YAG,Cr^4 :YAG被动调Q激光器中实现腔内倍频运转,分别获得了倍频能量转换效率为63．6％和31．5％。实验结果指出,提高基波光功率密度可大大提高脉冲激光的倍频能量转换效率。     

热效应对克尔自锁模激光腔的影响

本文用了一种简单的模型讨论了既作为增益介质又作为克尔介质的激光棒的热效应，用非线性克尔介质的严格ABCD矩阵来讨论非线性克尔效应和热效应对锁模及输出稳定性的影响，讨论了有热效应存在时光斑尺寸随功率的变化情况，热效应对相对敏感度J参数的影响，非线性克尔效应及热效应在锁模过程中各自起的作用，当激光器输出稳定的自锁模脉冲时，腔参数选取的依据．由于此ABCD矩阵不仅可用于高斯光束，也可用于任意轴对称光束，且可用于大的泵浦功率，因此此方法具有更广泛的应用价值．但由于计算问题，我们采用了泰勒级数展开，因此本文讨…     

虚共焦腔选模及其在激光照射器上的应用

虚共焦腔具有极好的横模鉴别能力，可以实现基模输出，其模体积大而均匀，激光输出近场不烧孔，远场中心亮斑色全部能量的８４％，其发散角近于衍射极限，在照射器上尤为适用。     

计算机三维函数绘图在激光锁模技术教学中的应用

本文将计算机三维函数绘图方法应用于激光锁模技术的教学研究中,使锁模的物理过程能以动态、形象、直观的图形显示出来。这是计算机三维图形技术在激光技木中应用的一个尝试。     

激光腔内单模场的强度和频率

本文用半经典理论研究激光腔内辐射场与原子的相互作用，得到了腔内单模场的强度随时间的变化关系以及频率牵引效应。并将兰姆理论结果与哈肯理论结果进行比较。     

相互关联噪声驱动下单模激光模型的稳态分析

对具有色泵噪声和白量子噪声关联驱动的单模激光模型的稳态统计性质进行了研究。从交叉关联噪声驱动的修正郎之万方程(MLE)出发，利用近似福克-普郎克方程（AFPE)，计算了稳态激光光强的平均值＜I＞、斜方差λ2(O)和偏斜率λ3(O)，并分析了泵噪声的“颜色”对它们的影响。研究发现：1)泵噪声的自关联时间τ与量子和泵噪声的交叉关联强度λ对分布函数Pat的影响是完全相反的；2)τ基本上不影响平均光强＜I＞，但在阂值附近，λ会使＜I＞的涨落增加；3)λ和τ对λ2(O)和λ3(O)的影响是一样的。     

激光对生物组织热损伤的计算机模拟

本文采用计算机模拟方法,对激光作用下生物组织热损伤的状况进行数值计算,得到了问题较 准确的稳定解。同时探讨了几个重要的参数对输出响应的影响。     

激光熔池三维非稳态对流传热过程的数值模拟

建立了带有移动热源的激光熔池流体流动及传热过程三维非稳态数学模型.采用自适应网格技术离散求解动量方程,计算出了不同时刻激光熔池温度分布和速度分布.结果表明,激光熔池对流传热非稳态过程是一个预热过程,随着时间的推移,熔池最高温度不断升高,熔深和熔池半径不断增大.非稳态过程按时间先后次序分为3个阶段初始阶段(加热熔化阶段)、准稳态阶段和快速升温阶段.准稳态阶段熔池形貌、温度分布和速度分布增加幅度不大,且持续时间比另两个阶段长,说明三维准稳态模型是三维非稳态模型的较好近似.计算结果与已有的实验结果相比大体吻合.     

FFT模拟腔镜畸变情况下高能CO2激光器输出模场

为了研究横流气体激光器因谐振腔腔镜倾斜、中心热变形以及增益介质的横向流动而产生的非均匀增益对激光模场分布的影响,采用快速傅里叶变换算法模拟了高能CO2激光器的输出模场。结果表明,这些因素都会导致模场分布畸变。通过腔镜冷却、改善腔镜材料、增大反射率以及适当调节腔镜倾斜方向可改善非均匀增益对模场的影响。     

脉冲激光烧蚀凹腔的实验分析及数值模拟

为分析脉冲个数对烧蚀凹腔形貌的影响,利用纳秒脉冲激光在灰铸铁表面加工微凹腔造型,分析了凹腔相貌与脉冲个数的关系.在低于10个脉冲的作用下,凹腔深度随脉冲数的增加近似呈线性增长,之后,凹腔深度随脉冲数增加的增长趋势逐渐变缓,凹腔直径随着脉冲个数的增加会有所增大,但增大幅度很小.当脉冲个数大于15以后,由于凹腔较深,熔融的金属难以喷溅出凹腔,导致加工质量较差.凹腔直径随着脉冲个数的增加会有所增大,但增大幅度很小.对加工过程的温度场进行数值模拟,得到了烧蚀过程中温度的变化曲线和凹腔相貌的变化规律.将模拟得到的凹腔深度与实验结果相比较,两者基本吻合,验证了模型的合理性.     

基于计算机模拟的激光淬火边缘效应分析研究

利用计算机模拟技术对激光淬火进行了温度场模拟,通过实验与模拟结果对比确定了激光淬火中表面经过磨削加工并喷涂了黑色快干漆的GCr15钢对激光光束能量的吸收率.通过利用不同工艺参数进行模拟,得到了在不同激光淬火工艺参数作用下的模拟淬火温度场,从而分析了进端、出端边缘效应对淬火温度场的影响.最后通过反复模拟试验,提出了利用合适的激光淬火工艺参数以及加速的方法实现淬火过程中瞬时最高淬火温度的均匀,进而保证激光淬火硬化层的均匀.     

VCSEL稳态热特性分析

使用数值方法对氧化层限制型垂直腔面发射激光器(VCSEL)内部稳态热场分布进行了计算,结果显示其分布形式取决于DBR区热导率及其与高阻限制层热导率的差异,并指出在限制层孔径变化及外加电极电压变化时对热场分布的影响;器件中温度最高的部分处于中心氧化限制层附近。有源层中温度沿径向的分布情况表明,在氧化限制孔径下方形成明显的温度台阶是导致器件有源层中产生折射率台阶的主要原因。     

软X射线激光全息术及其计算机模拟仿真

软Ｘ射线激光全息术采用短波长Ｘ射线激光光源，从而可获得空间分辨率很高的三维全息图，但目前它还存在许多问题。用计算机来模拟仿真提供了一种有力手段。本文采用方块、英文字母、汉字等作样品，对无透镜傅利叶变换软Ｘ射线激光全息术作了模拟仿真，其结果和可见光全息实验及理论都相符合。