单模高斯光束在自聚焦光纤中的传播分析

根据高斯光束在均匀介质中的传播特点,用几何光学方法阐述了自聚光纤的原理,分析了一束单模高斯光束在自聚光纤中的传播行为,说明这种中心折射率大,四周逐渐减小光纤具有自聚焦能力.     

单模高斯光束在自聚焦光纤中的传播分析

根据高斯光束在均匀介质中的传播特点，用几何光学方法阐述也自聚光纤的原理，分析了一束单模高斯光束在自聚光纤中的传播行为，说明这种中心折射率大，四周逐渐减小光纤具有自聚焦能力。     

光纤调制式大电流检测仪

根据法拉第磁旋光效应并采用双光束检偏调制和鉴相技术设计研制了在电力行业有广泛用途的光纤调制式大电流检测仪,该检测仪可使输出直接数字化,结构简单,操作方便．     

准直器插入损耗分析

降低准直器的插入损耗是生产准直器的难点，本文在几何光学和高斯光束传输理论的基础上，利用矩阵光学原理和高斯光束耦合理论对准直器的原理和损耗进行计算和分析，提出一种用自聚焦透镜与球面透镜进行匹配的方法，并通过实验证明该方法能有效降低准直器的插入损耗，在生产过程中将逐渐采用这种方法进行装配，以提高生产效率．     

双微环波导互耦合系统的耦合模理论研究

微环谐振腔由于具有结构简单、易于集成的优点,通过控制谐振模式与波导之间的耦合,可以制备许多光学器件,受到人们越来越多的重视。利用耦合模理论,计算了双环波导互耦合系统的光学特性,给出此系统的透过率表达式,并分析了系统的透过率特点。同时利用时域有限差分的方法模拟了系统的透过率和不同模式的场分布特性。两种方法得到的结论完全一致,表明耦合模理论处理双环耦合是可靠的。     

利用Fe：LiNbo3晶体实现相干光波耦合放大和弱图象增强

本文从耦合波理论出发推导出光折晶体中多束光波耦合过程中由于能量转移而获得的增益放大率的解析式,并与利用Fe:LiNbO_3晶体的双光束耦合放大实验结果进行了比较。利用三束光波耦合中能量转移效应实现了两弱图象的增强。     

多光束智能耦合技术研究

通过对多光束光轴耦合对准技术、光束光轴和光瞳实时在线检测技术、光束光轴和光瞳位置控制技术的理论分析,建立了能够实现多光束光轴自动准直并具有自动调整和修复能力的智能化多光束耦合技术手段,设计并搭建了实验系统,开展了技术验证试验,为智能化光束耦合和调整的实际工程应用奠定技术基础。     

光纤链路中高阶色散致调制不稳定性的研究

由于色散和非线性效应的相互作用,连续波或准连续波在光纤中传输时,会出现调制不稳定性。利用非线性薛定谔耦合方程,在假设光脉冲幅值受到微扰的情况下,用解析的方法,研究了有源光纤链路中,高阶色散导致的调制不稳定性,得出了调制不稳定性的增益谱。     

多模光纤耦合LD输出光束的空间耦合技术

为了研究多模光纤耦合LD输出光束通过空间耦合后的光场分布,分析了多模光纤输出端面的光场分布,用光学ABCD矩阵讨论了多模光束通过光学系统的变换特性.并实验测量了通过薄透镜耦合后的光束分布参数,测量结果在束腰附近与计算结果相当吻合;对不同薄透镜的数值计算发现,增加入射光束到透镜的距离,或者使用短焦距的透镜,都能起到压缩光斑尺寸的目的.对于空间耦合泵浦固体激光器的光纤耦合LD的输出光束,使用短焦距的透镜要优于使用长焦距的透镜.     

高压空间电场强度的光电测量系统

介绍了一种新型的空间电场测量系统,该测量系统利用晶体的Ｐｏｃｋｅｌｓ效应对光束进行调制,且用ＬＥＤ作光源,光纤传输光信号,调制后的光信号反应了空间电场的大小,通过对光信号进行光电转换,信号检测,然后用单片机完成数据采集与处理,从而实现对电场的测量。     

Low-loss light propagation in the chain of microcavities

According to the focusing property of the photonic nanojet, the coupling characteristics for the chain of microcavities have been studied. Low-loss light propagation in the chain of microcavities is proposed. The influence of different wavelengths on the intensity of the photonic nanojet and the location of the focal spot are given. Intensity distribution and transmission characteristics for the chain of coupled spherical microcavities are analysed. Simulation results and theoretical analysis show that the chain of spherical microcavities has a highly focused beam and low-loss characteristics because of the focusing effect and backscattering enhancement of the photonic nanojet. A low-loss waveguide can be designed by using these properties of the chain of spherical microcavities. Sub-wavelength focusing of the beam, high optical throughput, and broad spectral transmission properties make the chains of microspheres able to be used in a variety of biomedical applications including minimally invasive and ultraprecise laser surgery.     

粗糙度与激光强度分布对光船聚焦性能的影响

激光束聚焦性能研究是激光推进技术研究中的一个重要内容。根据实验装置的形状和激光强度分布,建立了计算模型,编写了计算程序。用该程序可通过计算空间某点的激光能流密度和某个区域的能流密度分布来确定点火线的形状和点火区域的大小;研究喷管内壁的表面粗糙度和入射激光束的强度分布对聚焦性能的影响。为进一步研究激光支持等离子体流场特性和脉冲激光推进性能等提供重要的理论依据。     

大功率工业激光的功率密度分布及其应用

由于激光功率、光束的模结构与聚焦光斑形态等参数,对加工质量起着决定性作用,通过对工业加工用大功率激光束,特别是聚焦焦点的横截面功率密度分布的测量,可以了解不同激光器加工能力的差异,为激光加工质量的提高提供最基本的数据. 采用大功率激光光束光斑质量诊断仪(LQD-1),对几种工业加工用典型大功率激光的功率密度分布进行了测量,所测激光束的模式主要有准基模、混合模、多模,根据测量结果给出了其应用范围.     

激光光船聚焦性能研究

激光推进是一种由远距离传输的地基定向能提供推进能量的新概念。它具有高比冲、高推重比、低成本等显著特点，是一种急待研究且应用前景广阔的新型推进技术。如何解决光船飞行中，激光束偏离光船主轴而不能正常聚焦问题是激光推进中重要问题之一。主要针对抛物形光船，编写了光线追踪法(ray tracing method，RTM)的计算程序；研究了入射激光的光轴与光船主轴偏离时，反射光束的聚焦性能；得出了焦平面上激光束的能流分布、激光点火线、点火区形状和大小。这将作为激光推进过程流体动力学数值模拟和光船飞行轨迹研究的一个重要依据。     

激光器的光束特性在材料加工中的作用

激光器的光束质量、功率、光的波长以及偏振状态是影响激光加工的几个主要参数。本文论述了材料加工对激光光束质量的要求以及光束质量的评定标准，分析了光束质量、直径与波长对光的传输、聚焦与加工性能的影响，归纳了不同功率密度时激光能量的吸收机制以及波长的影响，讨论了激光的偏振及其应用。     

LD泵浦的单块非平面单向环形腔单频固体激光器

研制了具有结构紧凑、稳固、单频输出效率高等优点的半导体激光器 (LD)泵浦的单块非平面环形腔单频固体激光器 .在详细论述单块非平面环形腔固体激光器形成单频的原理基础上自行设计了单块非平面环型腔单频激光器系统 .近期的实验结果为 :获得单频激光输出功率2 70mW ,光光转换效率在 15%以上 ,斜效率可高于 30 % ,输出激光光束质量接近衍射极限 ,测量得到光束传输因子M2 约为 1 2 .     

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。     

连续/脉冲复合激光光束辐照铝靶材的热特性研究

基于Comsol multiphysics5.0软件对连续/脉冲复合激光光束辐照铝靶材的热作用特性进行了仿真计算,得到了脉冲激光相对连续激光辐照之间的时间延时对连续/脉冲复合激光作用铝靶材的温度时间演化影响。研究结果表明,相对延时0.4s的连续/脉冲复合激光作用条件下,铝靶材表面温度最高达到1932K,熔化深度和熔池半径最大分别为828mm和1.66mm。在相同激光聚焦条件下,达到相同温度和熔化深度,连续/脉冲复合激光需要的激光总能量均低于单一连续激光作用能量。研究结果对连续/脉冲复合激光用于提高激光加工效率具有重要意义。     

激光选区熔化关键工艺参数对热物理过程的影响

激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)采用激光束将金属粉末等分层熔融成形,在制造业中具有重要价值。然而成形过程中的热物理现象及各工艺参数对热物理过程的影响有待进一步研究。在综合考虑SLM成形过程中材料相变、粉体-实体不可逆转变等过程的基础上,建立了SLM成形316L不锈钢的多道扫描温度场数值模拟模型。研究了激光功率、扫描速率和激光束有效直径对SLM温度场、熔融时间、冷却速率和熔池尺寸等的影响,并通过实验验证了数值模拟结果的可靠性。结果表明：熔融时间易受激光功率和扫描速率的影响,而最大冷却速率更易受激光束有效直径的影响。激光功率较低或扫描速率较大时,熔池尺寸较小,易形成孔穴类缺陷;激光束有效直径对熔池尺寸影响较小。随着激光功率增加,熔池稳定性先无确定变化趋势后增加;随着扫描速率增加,熔池稳定性不断降低;激光束有效直径对熔池稳定性的影响不确定。实验结果与数值模拟结果基本一致,研究结果可为SLM工艺参数调整与优化提供参考。     

腔外激光束整形系统设计

根据波动光学的原理及腔外透射型衍射体对光波动场的波前进行变换调制的理论,设计了一种组合式腔外激光束整形系统．对系统的每一透射式元件进行透射函数分布设计并组成一个系统,使激光束通过该系统后,对光波场波前实现调制和整形．