多光束照明方式对平滑光强起伏效果的影响研究

基于多光纤耦合输出半导体激光作为照明光源的主动成像系统比较了多束非相干聚焦光束和准直光束平滑光强起伏的效果,分析了两种光束受湍流引起的光束短期扩展和束心抖动的异同,为多光束照明方式提供了参考。采用相位屏近似方法模拟激光大气传输,模拟结果表明对这种主动成像系统采取准直发射方式可以有效平滑光强起伏,而聚焦发射方式则不能实现此目的。     

湍流效应对大气激光信号传输影响的仿真分析

分析和研究了大气湍流对激光信号传输时所产生的光束漂移、强度起伏以及到达角起伏等效应进行了理论分析,并在此基础上分析了不同参数条件下上述各种效应所体现出来的特性,为激光大气通信在大气湍流效应分析方面提供了一定的依据.     

二种湍流大气光束短期扩展理论的比较

通过数值计算斜程大气路径上传输光束的束径短期湍流扩展,比较了由基于广义韦更斯,菲涅耳衍射理论导出的光束短期湍流扩展半径Yura理论与建立在大尺度湍涡主要产生传输光束偏折(光束抖动)和小尺度湍涡主要导致光束扩展等假设基础上的Fante光束短期湍流扩展半径理论间的差异,分析指出Yura理论与Fante理论在不同传输备件下所反映出光束短期扩展的总体规律是一致的,但是在光束扩展增长的趋势、扩展半径与发射散束径间函数等关系细节上存在着较大差异.     

折叠光路上的湍流效应

本文讨论激光在折叠光路上传输时强度起伏、光束扩展、光束抖动和光程长度起伏等湍流效应的性质.理论结果表明在使用不同的反射器时,与直接光路相比,存在放大现象或自补偿现象.文章还分析了产生这些现象的机理.     

多光束发射对无线激光通信误码率的影响

在光通信系统中,湍流会导致光束漂移、强度起伏、光束扩展、相位畸变等。这些湍流效应将严重影响无线激光通信系统的稳定性和可靠性。从湍流的相关理论出发,分析了多光束发射在克服湍流影响方面的效果。该分析结果为光通信系统的设计及部署提供了重要参考。     

环形光束大气传输数值模拟与分析

为了研究大气湍流对环形光束激光工程应用的影响,采用多相位屏数值模拟的方法对环形光束在大气湍流中的传输进行了仿真模拟。通过改变大气湍流强度、传输距离等参数,定量计算了不同传输条件下质心漂移均方根、远场目标的焦平面平均功率密度,给出环形光束传输路径上特征距离解析式并分析了大气湍流对环形光束远场平均光强分布的影响。结果表明,环形光束在大气湍流中传输时光斑质心漂移随湍流效应（湍流强度或传播距离）增强而增大,远场光束质量随遮拦比增大而降低。遮拦比小于0.5时,大气湍流对光束质量的影响较为明显。环形光束大气传输数值模拟方法,可为高能激光武器等激光工程应用的理论分析和效能评估提供依据。     

激光在海洋大气中传输时的闪烁与抖动

本文报道了在大万山群岛进行的激光强度起伏(闪烁)和光束抖动(到达角起伏与等晕角)的实验结果,并与同时测量的湍流强度数据作了比较。结果表明,时值秋末冬初的南海海面大气的湍流是相当强的,对激光传输的影响是很显著的。     

激光大气传输热晕与光束抖动综合效应的数值模拟

研究了激光大气传输中热晕与光束抖动综合效应的数值模拟方法。一般情况下采用统计方法模拟光束抖动,当光束抖动频率远小于或远大于热晕特征频率时,用卷积的方法计算热晕与光束抖动综合作用下的光束远场光斑的光强分布。为了检验数值模拟方法的正确性,针对聚焦Gauss光束,计算了热晕与光束抖动综合作用下,焦平面上的光强分布。计算结果与经验公式的计算结果符合得很好,验证了数值模拟方法的正确性。     

湍流大气中激光束抖动频率相关函数和降雨大气中激光束到达角起伏

一、引言 激光束在洁净大气中传播时，由于湍流的影响，光束波阵面到达角将作随机起伏，光束整体将作随机抖动。这些湍流效应严重影响激光大气通信和大气参数的光学法探测，所以人们对此作了大量研究。但是，对激光束在雨和湍流同时存在时传输的到达角起伏和湍流大气中双频光束抖动相关函数研究很少．而这些问题在实际工程应用中常涉及到。     

湍流大气中高斯光束波前刃位错

在Rytov近似下 ,通过引入统计平均位错的概念研究了高斯光束通过近地面湍流大气传播时波前刃位错位置与湍流大气强度和传播距离等参数的关系。分别在远大于和远小于光波位相起伏周期的两种情况下 ,研究并得出了波前刃位错位置的湍流系综统计平均理论关系     

抖动法激光阵列相干合成技术中的性能评价函数研究

从理论上分析了抖动法锁相技术中性能评价函数对锁相效果的影响。研究发现,相干合成中获取性能评价函数的针孔光阑大小对锁相效果影响较大,随着针孔尺寸增大,性能评价函数的符号将会改变,取值也会产生较大变化。详细分析了光束阵列占空比、光束数目、单元光束尺寸和波长对最优评价函数的影响。分析表明,光束阵列占空比和阵列光束数目对正值最优评价函数对应的针孔尺寸影响较小,针孔直径取值范围为远场光斑中央主瓣宽度的0.7～0.8,单元光束光斑尺寸和波长不对最优针孔尺寸造成影响。负值最优评价函数对应的针孔尺寸随光束数目的增大近似呈线性增大趋势,占空比对其影响较小。     

关于衍射与无衍射光束

分析了衍射与无衍射光束的特点,讨论了无衍射光束的判据,指出衍射实质上是波动方程的非本征解光束在传输过程中趋于本征解光束的特点。     

光束截面角动量的轴向分量是守恒量

证明了对于在真空中稳态传输的光束来说，其光束截面角动量的轴向分量、角动量平方的轴向分量都是与ｚ无关的守恒量；此外还把这一结果推广到傍轴旋对称ＡＢＣＤ光学系统；并对一些与角动量有关的问题进行了讨论。     

双曲正割光束在强非局域对数饱和型非线性介质中的传输特性

从非局域非线性薛定谔方程出发,依据对数饱和型非线性介质中非线性折射率的变化规律,求出了1+1维双曲正割光束在强非局域对数饱和型非线性介质所对应的拉格朗日密度函数的近似表达式。在此基础上,利用变分法得到了光束各参量的演化方程。从光束各参量的演化方程出发,进一步得到了光束各参量的演化规律,并由此得到了一个临界束宽。当光束初始束宽等于临界束宽时,并且从束腰处入射时可以得到稳定的1+1维双曲正割型空间光孤子;在一般情形下,光束初始束宽不等于临界束宽时,得到了束宽振荡的1+1维双曲正割型空间呼吸子。     

Spatial statistics of instrument-limited angular measurement errors in phased array radars

The major contributors to the random component of the instrument limited angular measurement errors in electronically scanned phased array radars are reviewed and formulas are developed for statistical modeling of these error sources. The error model employed is applicable to space-fed and certain types of corporate-fed arrays. A comprehensive computer program, embodying this analysis, has been developed for determining these array measurement errors and their spatial correlation statistics, in two angle variables. This program is used to evaluate the statistical behavior of angular errors for some typical situations of interest. The use of angle, frequency, and phase "dithering" for improving the correlation statistics of these arrays is examined. The phase dithering technique is shown to be at least as effective as angle and frequency dithering and has the virtue of being readily implemented in the beam steering computer.     

利用LCD相位调制获得高效率空心光束

空心光束由于具有一系列特殊物理性质,所以它在对微观粒子的三维操控技术中占据了极其重要的地位.本文提出采用LCD对入射激光进行相位调制得到高衍射效率空心光束的方法.文章研究了螺旋波的特性,分析了LCD相位调制的原理,在LCD上作出螺旋波的实时纯相位图对入射光进行相位调制,获得具有高衍射效率的空心光束.实验结果表明,采用LCD相位调制方法产生空心光束不但具有实时可调,方便、精确的优点,还具备高衍射效率.     

双曲余弦平方高斯光束的传输特性研究

考察了双曲余弦平方高斯光场在一阶光学系统中的传播性质,发现在近场衍射区(Fresnel衍射区),其光场强度分布几乎与输入平面上的场强分布结构没有差别,输入平顶场强分布仍呈平顶场强分布结构。     

刀口法测量高斯光束光斑半径研究

根据高斯光束光强分布公式,讨论了P（x）%/（1-P（x)%)为任意值时,高斯光束光斑半径与刀口-光斑中心距比值及相应的光斑半径的测量误差;根据理论分析结果,在P(x)%为不同值条件下,对基模高斯光束光斑半径进行了实验测量,实验结果与理论分析符合较好。     

激光束与光纤耦合优化取值及应用

运用衍射光学元件技术的进步,分析激光束与光纤的耦合特性。研究和实验光束用光纤传输的优化参数取值及相关因素。讨论光束变换的激光柔性加工PCB中的应用。     

非球面透镜组激光光束整形系统

在激光显示等领域常常需要光强均匀分布的激光光束,为此,深入分析了一种非球面透镜组激光光束整形系统的设计方法,该方法可以将入射光束为准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束;给出了该非球面透镜组设计的基本过程,主要包括输出光束函数的选择、光线映射函数的确定和非球面参数的确定;最后选择光线映射函数具有解析解形式的匀化洛伦兹函数作为输出光束分布函数,分别确定了伽利略型和开普勒型的非球面透镜组激光光束整形系统的参数。