玻璃圆锥体的缩束特性

为了说明玻璃圆锥体的光缩束特性,根据光折射和全反射原理论证了光在玻璃圆锥体中的传输特点和光束缩束原理,利用光线追迹方法模拟了光在玻璃圆锥体中的传输过程及其对光束的变换效果.理论分析和模拟结果显示,当圆锥体的半顶角等于一系列特定值时,垂直圆锥体底面入射的光束经过该圆锥体后仍沿着其入射方向出射,但光束半径减小,且减小的比率...     

离轴涡旋光束干涉光场的理论研究

对普通拉盖尔-高斯涡旋光束和离轴拉盖尔-高 斯涡旋光束干涉光场进行了理论 模拟。对比分析表明,离轴涡旋干涉图样中光强分布不对称,拓扑荷取相同或者不同数值光 强 分布均向一个方向集中。拓扑荷取相同数值时,改变离轴参数d 使得干涉光强图样不对称现 象更加明显;拓扑荷取不同数值时,与普通涡旋光束干涉一样只影响光斑圆周展宽;且拓扑 荷 的正负决定光场集中分布的方向。当拓扑荷和离轴参数一定时,随着传输距离的增加观察面 上的光斑展宽也在相应增加。其结果将对长距离探测涡旋光束干涉的对准问题以及利用涡旋 光束捕获操纵微粒子起到指导性作用。     

大气激光束漂移的实验研究

为了研究激光束在大气中的漂移情况,对激光束在大气中的传输做了实验研究。采用电荷耦合器件CCD成像技术对光斑的漂移情况进行了测量。对光斑漂移在水平和垂直方向的变化进行了实验研究,并分析了横向风对光束漂移的影响,得到了在不同时刻以及不同传输距离情况下光束漂移情况的实验结果。结果表明,光束随传输距离的增加,垂直和水平方向的漂移量逐渐趋于一致。     

激光光束在海水中的空间传输特性分析

由于激光的初始发散角以及海水对光的散射作用,激光在水下传输时光斑大小发生改变,从而影响接收机的接收范围。采用波长为514 nm的蓝绿激光,基于水下无线光通信信道模型,模拟光子在海水中的传输过程,通过统计不同传输距离时的光子数和光子位置,建立了海水信道中的光斑扩展模型,分析了海水水质对高斯光束的光斑空间特性的影响。结果表明:高斯光束在海水信道中传输时,根据光强比值定义光斑大小的位置,1/e光斑半径与传输距离呈线性关系,线性增加系数为光源的发散半角;当接收机灵敏度为确定值时,传输较短距离后光斑逐渐减小;光斑大小由接收机灵敏度决定,随着接收机灵敏度的增加,在相同距离下,接收到的光斑大小基本呈线性增加。     

用于无线能量传输的高效率半导体激光器设计

激光无线能量传输在无人机、卫星空间站和探月机器人供电等方面具有潜在应用前景,其系统效率成为了其应用的关键瓶颈。为了提高激光无线能量传输系统发射端激光器的电光转换效率、接收端光斑均匀性和有效窗口收光比,提出了用于激光无线能量传输发射端的高效率半导体激光器设计方案。基于合束效率较高的空间合束设计了一套高功率高效率半导体激光系统,接收端光斑不均匀度可优化至0.207,有效窗口内收光比大于94%。搭建了千瓦级激光无线能量传输实验装置,发射端半导体激光系统直接输出矩形光斑,与矩形光电池匹配,提高了电池阵布片率。利用多光束指向性可调节特点,优化了接收端光斑均匀度,有利于提高接收端电池的转换效率及简化电源管理。该设计与研究为激光无线能量传输的实际应用提供了借鉴意义。     

新颖旋转涡旋光束的传输特性研究

正涡旋光束的相位分布具有螺线形,其相位因子为exp(imθ),光束中的每个光子携带m的轨道角动量,其中m称为拓扑荷数、从傍轴波动方程出发,一是推导出一种新颖旋转涡旋光束的解析解,解析结果表明,该旋转涡旋光束在传输过程中旋转,而且该新颖旋转涡旋光束的光斑像"X"形状、二是数值模拟傍轴波动方程。三是采用计算全息和空间光调制器的技术在实验中观察了不同传输距离处的光斑。通过以上研究表明,新颖旋转涡旋光束的解析结果、数值结果与实验结果吻合较好。此外,通过实验还测量了不同分布因子对光斑结构的影响,从而验证了新颖旋转涡旋光束的旋转以及保持"X"形状的特性。研究结果进一步完善了旋转涡旋光束,为实现新型奇特光束提供了科学的理论和实验依据、     

水下激光光束空间分布特性的实验研究

对高斯光束在不同水体中的传输特性进行了初步实验研究,分析了水体衰减系数对传输特性的影响。实验结果显示,高斯光束在水中不同传输距离处横截面上的光强径向分布仍然可以用高斯函数来描述;高斯光束在水中的光斑半径大于在空气中的,而且水体衰减系数越大,光斑半径扩展得越大;高斯光束在水中的光斑中心光强比空气中的衰减得严重,而且水体衰减系数越大,衰减得越快;高斯光束在大约2～3个衰减长度处光斑光强近似均匀分布。     

梯度折射率介质对复变量sinh-Gaussian光束传输的影响

为了研究梯度折射率介质对复变量双曲正弦高斯光束的传输影响,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法推导出了复变量双曲正弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输场,运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸及其变化率的表达式,并进行了数值模拟分析。结果表明,光斑尺寸及其变化率随传输距离的增加呈周期性变化,周期由折射率系数决定;随光束参量的改变,光斑位置不变,周期性不变,但是光斑尺寸的振荡幅度要发生改变;通过调整这些参量,可以改变光斑尺寸及其位置。此项研究对大功率半导体激光器等方面的开发应用有帮助。     

刀口法测量拉盖尔-高斯涡旋光斑的理论与实验研究

拉盖尔-高斯(LG0l)涡旋光束携带光轨道角动量,提供了额外复用自由度,可以极大提高光通信容量,实现该涡旋光束光斑半径的精确测量对其应用具有重要意义.刀口法由于廉价、方便、精度高、适用于较大功率的测量等优势,是测量光斑尺寸及束腰尺寸的理想方法.然而,以往刀口法的研究主要集中在基横模高斯光束上,尚缺少关于刀口法对LG0l涡旋光斑的测量研究.本文对基于刀口法的LG0l涡旋光斑尺寸测量进行了详细地理论分析和实验研究.理论分析中给出了刀口法测量LG0l涡旋光束的原理;实验上将螺旋相位板对基模高斯光束调制后产生的光束当作LG0l涡旋光束的近似,并采用刀口法测量了该LG0l(l=0,1和2)涡旋光的光斑;借助Mathematica程序数值拟合了实验测量的横向光场强度分布结果,得到了不同LG0l涡旋光束的光斑半径.根据光斑半径的特点可得出:经低涡旋阶数的螺旋相位板调制之后,基模高斯光束可变为相应涡旋阶数的LG0l涡旋光束,变换前后光斑半径基本保持不变.     

双曲正弦高斯光束在梯度折射介质中的传输

为了研究双曲正弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法推导了光束强度分布解析表达式,据此结合空间二阶矩定义得到了束腰宽度和位置的解析表达式,并对光束强度分布、光斑尺寸、束腰宽度及其位置进行了数值计算和分析.结果表明,轴向光强分布呈周期性变化,横向光场分布受梯度折射系数和光束参量影响,通过对这些参量的适当调整,可以改变光斑尺寸和束腰位置.     

Some important geometrical features of conic-section-generated offset refelector antennas

Geometrical characteristics of conic-section-generated offset reflectors are studied in a unified fashion. Some unique geometrical features of the reflector rim constructed from the intersection of the reflector surface and a cone or cylinder are explored in detail. It is found that the intersection curve (rim) of the rotationally generated conic-section reflector surface and a circular cone with its tip at the focal point is always a planar curve and has a circular projection on the focal plane only for the offset parabolic reflector. Furthermore, in this case, the line going through the center of the circle, parallel to the focal axis, and the central axis of the cone do not intersect the reflector surface at the same point. Numerical results are presented to demonstrate some unique features of offset parabolic reflectors.     

一种小锥角POF连接过渡器的制作及性能测试

理论分析了锥形塑料光纤（POF）连接过渡器的传光原理,研究了可作为不同芯径光纤连接的小锥角POF连接过渡器的制作及其光传输效率。在不同温度和拉力下实验制作了锥角从0.1°~0.8°范围的不同锥角POF连接过渡器,并分别测量了大端面和小端面的输出光耦合效率,结果表明小锥角POF可用于不同芯径光纤的过渡连接。     

Rotary propagation characteristics of light in multimode- single mode-multimode fiber structures using ray tracing method

The mode theory is the main way to study the propagation characteristics of light in fiber so far, but it is not suitable for analysis of light in duct. By using ray-tracing method, the rotary propagation characteristics of light in multimode-single mode-multimode (MSM) fiber structures are analyzed in this paper. Firstly, the light ray in fiber can propagate around an inscribed circle, and the central axis of this fiber is the propagation axis. Secondly, the radius of the inscribed circle is decided by both incident angle and incident position, and its variation is between 0 and RM, where RM is the radius of the multimode fiber. Lastly, the bigger the ratio of core and cladding diameter is, the higher the propagation efficiency is.     

Noise transfer characteristics in LD wavelength conversion

Noise transfer characteristics are studied for a laser diode (LD) wavelength converter. The converter has a threshold property in its input relation, which has the effect of improving the signal quality. Results of experiments carried out for various input conditions, where amplified spontaneous emission (ASE) light was intentionally imposed on a signal light, show that allowable ASE level is improved through the conversion process depending on the input condition. Improvement in signals suffering from crosstalk light is also demonstrated. A theoretical discussion on the improvement effect is presented     

偶极子涡旋光束的光斑及其传输研究

在近轴光束传输理论的前提下,推导了偶极子涡旋光束传输一段距离后光电场的解析表达式,同时得到了观测平面上的光强分布。研究表明,偶极子涡旋光束在传输过程中,双核的倾角会逐渐发生改变,拓扑电荷数较大,观测平面上光斑的中心区域越趋近于圆形暗斑,离心参数较大时,观测平面上光斑的中心区域趋近于矩形亮斑。极值理论分析进一步表明,当满足mw20>d2时,观测平面上存在7个光强极值点,否则存在5个光强极值点。这些结论对分析和了解偶极子涡旋光束能提供指导作用。     

强增益耦合DFB激光器单片集成自对准模式变换器

提出并成功制作出一种新型的强增益耦合 DFB激光器与自对准模式变换器单片集成器件 .采用三次外延实现上述器件 .采用强增益耦合 DFB激光器 ,获得了高单模成品率和大边模抑制比器件 ;采用自对准模式变换器 ,得到了近圆形的远场图样     

Quasi-optical waveguide-mode converters using a pair of phase correction mirrors

This paper describes a quasi-optical method for the conversion of modes transmitted through highly oversized circular waveguides. A waveguide-mode is radiated once from a waveguide cut in the form of a radiation beam, which is then properly shaped by two curved mirrors and directed back into the waveguide. The curved mirror shapes are iteratively and automatically determined for given propagation distances using the design technique for phase correction mirrors. The proposed method gives favorable results in designing a waveguide expander/reducer, a TE₀₁-TE₀₂ mode converter, and a TE₀₁-HE₁₁ mode converter.     

光源面分布对激光针灸经穴组织的漫反射影响

为了研究光源面分布对激光针灸经穴组织的漫反射传输影响,利用激光针炙在穴位组织中虚拟点源的镜像点源分布函数、并引入格林响应函数,外推边界条件求解得到点光源的漫射方程解,由人体穴位4层介质组织的一系列虚拟点源的响应得到不同空间分布光源下人体穴位的激光针炙漫反射模型;采用蒙特卡罗方法模拟了圆平面、光纤及高斯分布的面光源激光针灸。结果表明,无光斑时3种光源的径向光能主要集中在近激光针灸点区域,径向距离大于0.135cm,3种光源卷积曲线重合,圆平面和高斯光源的轴向光能呈负指数衰减,光纤光源呈直线下降;存在光斑时面光源的漫反射与光斑面积成反比,等光斑面积下圆屏光斑比圆环光斑的组织漫反射大,光斑垂直投影处漫反射曲线存在明显畸变,投影外畸变与距离成反比,达到0.5个光斑半径距离时畸变基本消除。该结果可为穴位针灸的光源选取与针灸定位提供有益参考。     

白光激光的产生及特性

通过对激光作用于透明介质原理分析得知,飞秒激光脉冲在透明介质中传输会发生许多的非线性效应,使激光脉冲频谱产生极大的展宽,而形成白光辐射.探讨了白光辐射的光谱特性与锥角辐射现象,对上述分析与探讨进行了实验验证,实验结果表明,当激光功率达到一定值时.通过石英玻璃等固体透明介质后,可在接收屏上出现明显的白光光斑,其白光光谱覆...     

回旋媒质偏心加载圆波导的传输特性

利用基于Bessel函数加法定理的坐标变换,获得了关于回旋媒质偏心加载圆波导中传播常数的特征方程.文中给出了回旋介质棒偏心加载圆波导时的色散特性曲线,并讨论了传播常数随各参数的变化.