相对论速调管中调制腔的三维设计

根据二维模拟中电子束在调制腔中所需要的微波场,采用三维电磁场模拟软件进行调制腔的三维设计.在相对论速调管放大器中输入微波的馈入调制腔内,其作用场为TM01模;由于调制腔需要从外部馈入微波,通常为一种较复杂的三维结构.通过三维带电子束的电磁场模拟,验证了三维设计调制腔在给定输入功率条件下对电子束的调制效率及其三维设计.     

光学二次谐波的最大Lyapunov指数分析

分析了激光场注入法白腔中产生二次谐波的输出特性, 研究了几种形式的外调制场和在不同的占空比情况下对系统二次谐波输出稳定性的影响, 给出系统谐波输出依赖于调制场参数的最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ （ ＭＬＥ） 分析曲线。结果表明, 输入基 波场不仅在强度和调制周期上而且在波形上都可以影响二次谐波的稳定性和混沌行为     

光源振动实现激光自混合干涉外腔调制

从外腔长度高频调制的自混合干涉信号解调出外腔反射面低频振动信号的波形。为了实现外腔长度相对外腔反射面振动的高频调制,提出一个激光源振动方案,将激光二极管模块安装在长约23 mm,直径约13 mm的电磁激励振子上,用正弦信号激励电磁振子驱动激光源做振幅约四分之一波长,频率约7 kHz的正弦振动。采用傅里叶变换相位解包裹方法和数字信号处理从自混合干涉信号中解调出正弦波、三角波和方波激励外腔反射面振动的信号波形,最小可分辨振幅约0.02波长的振动波形。正弦振动的激光源的光束强度或偏振方向不随调制信号变化,优于外腔中插入相位调制器件的方法。实验测量表明,激光源正弦振动可以实现激光自混合干涉的外腔调制。     

粘弹性波动方程波场重建

传统的波动方程波场重建基于完全弹性介质，不能获得满意的地震资料分辨率，在此，基于能描述大地吸收传播效应的斯托克斯波动方程，提出了一种新的有效的多尺度粘弹性波动方程波场重建的方法，根据地震波传播核函数的物理特性，研究了一种新的物理小波；利用具有较高分辨率或较低吸收率的测井信息来估计粘弹性系数，用多尺度方法进行波场重建．实践结果表明，这种多尺度粘弹性波动方法波场重建的方法是有效的，采用该方法能提高地震资料的分辨率．     

基于频率调制和双冷却通道的机械振子的基态冷却

基于光-电力学系统提出了一个机械振子的基态冷却方案.在该系统中,机械振子的一端通过辐射压力与光学腔耦合,另一端通过电容与超导微波腔耦合,通过对光腔、微波腔和机械振子进行周期性的频率调制将机械振子冷却到基态.采用协方差矩阵的方法对冷却动力学进行了数值模拟与分析,结果表明采用双冷却通道和频率调制所得的冷却速率远高于标准单腔光力系统,并且该系统可有效抑制斯托克斯加热过程,因此本文方案可有效提高机械振子的冷却效率.     

基于立方型相位板调制的波前编码图像恢复

针对立方型相位板对光瞳调制具有非旋转对称性及实际相位板方位测试困难从而导致实际波前编码系统后续图像不能准确恢复的问题,提出了以灰度梯度向量模方和为判据的等增量旋转调整点扩散函数(PSF)的维纳滤波方法。对于手持式裂缝检测波前编码系统的图像恢复,以ZEMAX软件设计得到的PSF为基础,根据立方型相位板PSF的旋转性质,进行旋转增量修正,并使用循环边界的方法消除截断振铃效应,来提高图像恢复的质量。实验表明,改进算法可以有效地修正系统的PSF,对波前编码实际系统图像的恢复有很好的适用性。     

叠前时间偏移的广义屏方法

针对常规波动方程叠前时间偏移成像不能考虑速度的横向变化,尤其是强横向变化的不足,通过借助波动方程叠前深度偏移成像的概念,提出了一种能够考虑时间域速度横向变化的波动方程叠前时间偏移成像方法.导出了沿时间方向递推传播的时间域单程波广义屏波场传播算子,建立了用时间域单程波广义屏波场传播算子对共炮道集地震数据中的震源波场和观测波场分别进行时间正向外推和时间反向外推的广义屏叠前时间偏移成像算法.通过在国际标准的二维Marmousi模型和实际三维VSP（vertical seismic profile）地震数据的偏移成像试验,验证了该方法的正确性和对速度强横向变化的适应性.     

基于波前编码技术红外光学系统无热化研究

波前编码技术是将光学成像与数字图像处理技术相结合,在系统的光瞳处通过添加特殊设计的相位板,对入射光波波前进行重新调制,再经过解码得到清晰的图像,使系统对离焦不敏感,与红外无热化的理念相同。文中比较了原光学系统和采用波前编码系统在不同环境温度下的调制传递函数（MTF）,使用Matlab模拟中间光学部分成像并滤波。结果表明：将波前编码技术应用到红外光学系统当中,可以使系统对由环境温度变化引起的热离焦不敏感,达到无热化的目的。     

基于MOSFET失配分析的低压高精度CMOS带隙基准源

分析了MOSFET失配对差分放大器失调电压影响的机理,介绍了降低失调电压提高精度的斩波调制技术的工作机理,在此基础上实现了一种低电压高精度带隙基准电压源设计．利用斩波调制技术有效地减小了带隙基准源中运放的失调所引起的误差,提高了基准源的精度．考虑负载电流镜和差分输出对各±2%的失配时,该基准源的输出电压波动峰-峰值为0.31mV．与未应用斩波调制的带隙基准源相比,相对精度提高了约86倍．当温度在0℃到80℃变化时,该基准源的温度系数小于12×10^-6/℃．采用0.25μm 2P5M CMOS工艺实现的版图面积为0.3mm×0.4mm．     

基于激光检测技术的入侵监测系统

应用光电探测技术,设计了门、窗入侵监测系统.其发射源采用调制的连续激光束,接收部分设计了窄带滤波放大,微弱信号探测电路,并采用同步检测方法,减小噪声,提高系统抗干扰能力.电路利用FPGA在时序上的时序控制优势进行设计,系统具有体积小,隐蔽性好等特点.     

激光束高斯特性对LDA测量精度的影响

本文通过理论推导,数值计算详细论述了激光束高斯特性对LDA(Laser Doppler Anemometer)测量精度的影响。首先从高斯光束的波动方程出发,推导出双光束激光多普勒测速仪相干区域的光学结构及随被测体一起运动的微粒所散射的光波函数。本文定量地论述了高斯光束的各因素对测量精度的影响;给出了测量误差表达式,经过各种情况下的理论计算值的对比和分析,得出了两束腰分别在测量区两侧,等距离时,干涉条纹空间频率梯度引起测量误差最小的结论。     

多波段激光合束镜温度适应性分析

环境温度是激光合束镜设计过程中需要考虑的重要因素。研究了实际应用中环境温度对合束激光光束质量产生的影响。对高功率红外激光常用的材料Zn Se建立光-机-热集成仿真,利用瞬态导热方程和应力应变平衡方程对温度场,应力场进行仿真计算。将离散的有限元数据提取后通过Zernike多项式拟合镜面畸变。并将透镜折射率的变化转变为光程差的变化,求得出射激光远场光强分布、β因子、环围能量比BQ作为激光光束质量的评价标准。在环境温度(-40℃~+50℃)条件下,长波段激光光束质量保持较好,其β因子最大值为1.761;短波段激光光束质量接近衍射极限,其β因子最大值为1.072。结果显示在环境热冲击下通过合束镜的长波激光以及短波激光保持了良好的光束质量,满足合束镜环境温度使用要求。     

激光光束质量测量系统技术的研究

为适应社会对高质量激光器的需求,提高光束质量的前提是能获得其准确的性能参数。设计了一款基于机械系统、光学系统、电子学系统组成的M~2因子光束质量测量系统。其创新点在于系统的智能化。系统通过步进电机自动控制整个平台使得CCD相机采集到多点的激光切片图像,完成图像的采集后传输给计算机,由软件进行数据处理与算法分析,最终会在上位机中看到激光的光强分布图及处理结果。实验结果表明,系统可以对200~1300nm范围内的激光光束质量进行测量鉴定,进而对提高光束质量提供可靠依据。     

经卡式光学天线发射的高斯光束衍射特性的研究

激光通信发射系统一般都是采用卡塞格林式望远镜作为发射天线,由于激光通信采用的光源波形为高斯光束,卡式光学系统的主次镜光学结构为环形结构,以往对均匀波经圆孔光阑后的衍射特性并不适用于激光通信。对基尔霍夫衍射公式进行了简化,利用数值计算的方法,利用仿真软件得到了高斯光束通过卡式光学天线之后的远场衍射分布特性,并与近场菲涅尔衍射分布特性进行分析比对,给出了卡式光学结构的最佳遮拦比为0.2,理论上可以达到1.5倍的近衍射极限发射束散角,在工程计算中有一定的应用价值。     

手持式激光清洗机的光学系统

通过对激光清洗机中的出光部分进行分析,利用光纤输出的固体激光器,设计了一种手持式光学聚焦系统,该设备可以通过光学系统来进行调焦,聚焦光束可以在人手或微机的控制下移动,实现在较长时间、较细线宽条件下对工件进行清洗等功能,尤其可以对某些工件的特殊位置进行清洗,这是常规方法所不易实现的,并提出了一些优化的方案,为下一步实验奠定了基础。     

手持式激光清洗机的光学系统

通过对激光清洗机中的出光部分进行分析,利用光纤输出的固体激光器,设计了一种手持式光学聚焦系统,该设备可以通过光学系统来进行调焦,聚焦光束可以在人手或微机的控制下移动,实现在较长时间、较细线宽条件下对工件进行清洗等功能,尤其可以对某些工件的特殊位置进行清洗,这是常规方法所不易实现的.并提出了一些优化的方案,为下一步实验奠定了基础.     

提高激光告警系统角分辨率的方法

阐述了原有的光纤时间延迟编码激光告警系统中使用的方位角判别方法,并分析了其不能够从根本上提高角分辨率的关键原因,提出采用一种通过改进光纤前端透镜耦合的方式来大幅度提高系统角分辨率的新方法,结果表明该新激光探测头的设计方式可使系统的角分辨率提高一个数量级.     

提高激光告警系统角分辨率的方法

阐述了原有的光纤时间延迟编码激光告警系统中使用的方位角判别方法，并分析了其不能够从根本上提高角分辨率的关键原因，提出采用一种通过改进光纤前端透镜耦合的方式来大幅度提高系统角分辨率的新方法，结果表明该新激光探测头的设计方式可使系统的角分辨率提高一个数量级．     

中波红外发射系统光机结构设计与主镜的分析和检测

激光准直扩束系统被广泛应用在光通信、光测量等领域,可实现对出射激光准直和扩束,减小激光发散角,增强远场激光辐射强度。根据设计要求和光学系统特点,设计了口径为290mm的卡塞格林式中波红外发射系统,设计了主、次镜装调结构,并完成主镜支撑结构、次镜支撑结构、透射目镜支撑结构及其他部分的结构设计。用ANSYS Workbench对主镜支撑结构进行分析。主镜面形精度采用ZYGO干涉仪进行波像差检测,得到RMS为0.047λ(λ=4.7μm)。结果表明,设计的中波红外发射系统满足准直扩束系统对像质的要求,可实现出射激光的准直和扩束,且结构简单,易于加工装调,具有较高实际应用价值。     

PCB激光投影光刻照明系统的设计

针对大面积、高产量和节约型印制电路板(PCB)生产使用的激光投影光刻机,利用ZEMAX工程光学设计软件,对其照明系统进行了模拟设计与优化,并对优化后的结果进行了分析.对于设计的照明系统,其像面均匀性、光斑大小和形状、像差以及照明系统与投影物镜的匹配都符合实际要求.