空心高斯光束多棒环形并接放大器输出的理论分析与数值模拟

为获得高功率激光输出,设计了激光束多捧环形并接放大器.运用基尔霍夫衍射理论对多捧并接环形放大器模型进行分析,建立了多捧并接环形放大器输出激光传播情况的理论模型,利用Madab软件模拟计算并绘制了经过放大器放大后,激光光束传播时的光强分布图.计算结果表明,采用多捧环形放大器,由于衍射的作用,轴线中心的光强得到了加强,实现...     

光电晶体中光折变空间孤子传输的数值模拟

给出了描述光折变光电晶体中空间孤子的非线性薛定鄂方程,利用分步傅里叶变换法研究了光电晶体的光折变空间孤子的传输特性.数值模拟结果表明:在忽略光电晶体的克尔效应时,晶体中传输的光束失去了空间孤子的传输特性;在考虑晶体的克尔效应可以与外调制光强度相比拟时,随着外加光强的增加,空间孤子的形状可能发生变形,甚至失去其传输的稳定性;在考虑晶体克尔效应非常强时,空间孤子可以在光电晶体中稳定地、不变形的传输,具有理想信息载体的传输特性.     

空潜信道中基于多光束阵列的二维图案传输

提出了一种利用多光束阵列在复杂散射信道中进行二维图案传输的理论模型。与传统多光束传输方案思路不同,该模型有效利用信道的强散射特性,使各光束充分扩散,在接收面形成交迭区域,成像光学系统在该区域内接收光信号并恢复各发射光束的空间位置信息,完成二维图案信息在空潜信道中的多通道传输。视在参数的引入使光束原本在两个不同折射率介质中的传输简化为仅在一种介质中传输的简单问题。实验采用直径为15 mm的微透镜阵列以及长为12.65 m的海水、大气信道来模拟实际信道中的强散射作用,结果表明该模型具有较好的可行性。     

离轴多涡旋-高斯光束在负折射率介质中的传输特性

不同涡旋个数和拓扑荷的多涡旋-高斯光束具有不同光强和相位分布。当涡旋个数增大时,涡旋奇点个数增加,统计束宽也增大。利用分步傅里叶法数值模拟了多涡旋-高斯光束在负折射率非局域介质中的传输,发现涡旋点关于原点不对称或各涡旋点的拓扑荷不相等都可以改变孤子的传输方向,因此通过改变涡旋点位置和拓扑荷数可以实现光束传输方向的控制。若涡旋点虚部的符号发生改变,孤子的旋转方向也发生改变。此外,孤子的临界功率和轨道角动量都会随着拓扑荷的增加而增大。因此,可以通过涡旋点位置﹑涡旋点个数和拓扑荷的方式对光束信息进行编码,使光束在介质中传输时携带更多容量的信息。     

腔镜热畸变对激光在大气中传输特性的影响

从虚共焦非稳定谐振腔的激光场出发,考虑谐振腔反射镜热畸变对光束的影响,利用快速傅里叶变换(FFT)研究激光光束在湍流大气中的传输特性.着重分析了反射镜热畸变对环形强化学氧碘激光在湍流大气中传输产生的影响,给出了在大气湍流影响下激光光束传输不同距离的强度分布.利用β参数和Strehl比来评价光束质量的特性,结果表明:随着...     

频率失谐对掺镱光纤放大器中光脉冲传输特性的影响

为了研究光脉冲在掺镱光纤放大器中的放大传输特性,建立了光脉冲在分布式光纤放大器中的传输方程,采用分步傅里叶变换法数值模拟了光脉冲的传输状态,并着重讨论了频率失谐对光脉冲特性的影响。结果表明：对于掺镱光纤放大器,在介质的色散长度远远小于非线性长度时,随着在放大器中的传输,光脉冲在放大的同时被展宽,脉冲中心出现峰值,其频谱加宽;当出现频率失谐时,光脉冲放大能力减弱,脉冲失去对称性,并且窄化。若光脉冲中心频率沿不同的方向偏离介质增益峰值频率,脉冲变形规律不同。因此在设计放大系统时应该考虑光纤放大器的色散以及频率失谐对其传输特性的影响。     

变反射率镜激光谐振腔输出光束特性分析

推导了变反射率镜激光谐振腔输出光束的传输特性，求得了其光斑大小Ｗ（ｚ），并对结果进行了分析。     

环型激光束空间传输的数值模拟

基于Maxwell方程组的经舆理论,对于腔的菲涅耳数不满足远远大于1的条件时的光束传播问题,利用衍射积分方程理论进行求解．根据菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方程建立数值模型,采用matlab数值模拟的方法,对环型激光束传输方向的近场及远场强度的空间分布进行了分析．     

啁啾脉冲激光放大器输出光束时间特性的理论和数值模拟

利用分布傅里叶变换对描述啁啾脉冲放大的非线性薛定谔方程进行求解 ,研究了在钕玻璃和钛宝石这两种增益介质中 ,自相位调制、增益变窄和增益饱和这三种非线性效应对放大啁啾脉冲输出特性的影响 ,具体给出了在不同放大介质中 ,它们对放大脉冲的影响程度和影响结果。重点阐明了自相位调制对放大啁啾脉冲的影响 ,及其与另外两种非线性效应的内在联系     

用于激光加工中的矩形孔径Dammann光栅光束变换技术

针对大功率激光加工对光束空间强度分布的实际要求,提出了一种用二元光学元件对光束进行变换的方法,即利用均匀采样的矩形孔径Dammann光栅对激光高斯光束进行光束变换,可满足任意点阵分布的输出要求.以线状、均匀、环状和非均匀分布的光强输出为例,介绍了矩形孔径Dammann光栅光束变换技术的设计原理及实现方法,结果表明输出光强分布具有较高的衍射效率和均匀性.将均匀和非均匀分布的输出光束应用在激光加工技术的表面强化上,结果表明试样表面的硬度和耐磨性等力学性能均有提高并且强化层具有较好的均匀性.     

自由空间激光远距离传输的地面模拟研究

根据透镜的傅里叶变换性质,提出了采用光学傅里叶变换加级联光学成像放大并结合有限口径接收的方法来实现自由空间激光光束远距离传输的实验室模拟。由此原理设计了自由空间激光远距离传输模拟装置,该装置主要由大口径、长焦距的傅里叶变换平行光管和三级成像放大镜所组成,最大等效传输距离达2.4×105km,可用于星间激光通信终端综合通信性能的评估,在设定的误码率下测量终端可能的通信距离,或者在设定的作用通信距离下检测通信的误码率。     

激光淬火中二元光学光束整形器的设计

从激光淬火中激光辐照下工件表面各点散热的非均匀性出发，提出将人射激光高斯波面变换为与散热非均匀性相匹配的二次抛物型波面的原理，并据此设计了二元光学波面整形器。改进了Y-G算法，计算出实现这种变换的整形器的位相函数。计算结果表明：其衍射效率为98．61％，最大相对偏差为0．18％。     

基于环形光光内送粉激光熔覆温度场的数值模拟

针对"光束中空,光内送粉"的激光熔覆工艺方法,利用Ansys软件的参数化设计语言(APDL)建立了环形激光光斑连续移动加载的激光熔覆模型。通过计算该模型,可以掌握环形激光光内送粉激光熔覆过程中温度场的分布规律。计算结果表明,采用环形激光束加载时,熔池的最高温度区域的形状呈现出"马鞍形"。在基体纵切面上,熔池的高温区域分布呈不对称的"W"形,且高温区域主要分布在光斑中心往后;在基体横截面上,熔池的高温区域分布呈对称的"W"形,熔池中心温度低,两侧温度高,通过基体横断面等温线的分布能够判断熔覆层与基体的结合情况。位于扫描路径中心位置的点在激光束扫过其过程中会经历迅速升温、降温、升温、再迅速降温的急冷急热过程,且第二次升温高于第一次的温度值;位于光斑内外环之间的点在激光束扫过其过程中只有一次升温降温的过程,温度分布较均匀。     

主振荡功率放大激光器增益导引效应的数值模拟及分析

在增益导引的作用下,未采用任何补偿措施,主振荡功率放大(MOPA)激光器的输出光光束质量得到改善。综合考虑热效应、增益导引效应、增益饱和效应后,在MOPA系统中建立了一种新的激光放大模型,并进行了数值计算,模拟结果与已报道的实验结果符合较好。另外,计算结果表明填充因子和抽运光功率是影响输出激光光束质量的重要因素,而热效应与增益导引效应是其深层原因,这对进一步利用增益导引效应改善光束质量具有指导意义。     

ITO薄膜激光刻蚀设备匀光系统的Matlab实现

在简要分析目前激光微细加工系统中存在问题的基础上,设计一种能将能量呈高斯分布的激光束转变为类平项光束的匀光系统。介绍匀光系统的机械结构和光学原理,重点利用Matlab图形绘制功能,设计合理参数对匀光系统进行仿真,从而验证设计的合理性。最后简述了目前已经成熟的光束整形技术,该匀光系统原理简单、功能卓越、使用简洁,在激光微细加工领域有很好的应用前景。     

基于涡旋光源和相位优化的中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究

激光中继镜技术是一项备受各方瞩目的新型系统作战概念。光束在上行链路传输过程中,接收望远镜的截断和次镜的阻挡导致了严重的能量损耗,降低了中继镜系统的性能。涡旋光源和相位优化是提升激光中继镜系统上行链路能量效率的有效方法之一。以光源口径为1.2 m,上行传输距离为30 km,上行接收望远镜外径为1.2 m,内径为0.24 m的中继镜系统为原型,搭建了相同菲涅耳数的中继镜系统光束上行传输缩比实验装置,通过液晶空间光调制器反射调制NdYVO4光源的方法产生涡旋光源,并由随机并行梯度下降算法优化涡旋光源相位分布,开展了中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究。实验结果表明,通过采用涡旋光源和相位优化,中继镜系统上行链路能量效率得到了显著提高,由71.89％提升至91.59％。