时变分形曲面的电磁散射

本文提出描述自然地表面的时变分形曲面模型,并采用基尔霍夫解分析时变分形曲面散射场的时域分形特性。理论分析和实验表明散射场的实虚两部在时域上都近似为随机分形函数,其分形特征相同且分维值与分形曲面的分维值一致。     

用频率分辨光学开关法测量飞秒激光脉冲

飞秒脉冲的测量在飞秒激光的应用中起着关键性作用.文中阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理和再现算法,构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲进行了测量.利用二次谐波-频率分辨光学开关法测量得到了描迹图信号,对信号分布进行计算机迭代处理,得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其位相在时域和频域的详细信息.谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs,光谱宽度为27 am,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001 792.实验结果表明二次谐波.频率分辨光学开关法是一种有效的飞秒脉冲测量方法.     

角锥阵列的散射特性

借助于Floquet定理和空间谐波理论对周期性角锥阵列的散射特性进行了研究,分析了散射场的形成机理,讨论了阵列边缘切断效应对散射特性的影响.采用时域有限差分(FDTD)方法和周期性边界条件对吸波材料锥体阵列和微波黑体锥体阵列的散射场进行了计算,分析了RCS和微分散射系数的空间分布随阵列结构参数、阵列表面吸波涂层参数以及入射波频率的变化关系,给出了锥体内部和口面的场分布.     

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲

阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理,详细分析了模式尺寸效应和非线性效应对飞秒脉冲测量的影响.构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量.得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其相位在时域和频域的详细信息.谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs,光谱宽度为27 nm,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001792.脉冲压缩后的测量结果为27 fs,光谱宽度为92 m,时间带宽积为1.27,算法误差为0.0093289.     

波前像差对超短飞秒激光脉冲聚焦特性的影响

为了研究波前像差对超短飞秒激光脉冲聚焦特性的影响, 基于瑞利-索末菲标量衍射理论, 对比研究了在散焦、像散、慧差、三叶形像差以及球差等各类波前像差下, 均匀强度分布和高斯强度分布的超短飞秒激光脉冲的聚焦特性。结果表明, 波前像差对均匀强度分布的飞秒脉冲在焦平面处的光强分布具有明显的不利影响, 从而降低飞秒脉冲的聚焦峰值功率, 而对高斯强度分布的飞秒脉冲影响相对较小, 即在高斯强度分布下, 在焦平面处仍然有可能获得较好的、近衍射极限的聚焦光斑; 在非焦平面处, 即使初始脉冲具有高斯强度分布, 非焦平面处的光强分布受各类波前像差的影响也较为明显; 对于所研究的30fs(1/e2半宽度)超短脉冲, 波前像差对脉冲持续时间的影响几乎可以忽略。此研究结果对超短飞秒激光束的光束质量评估及聚焦特性分析具有实际的指导意义。     

空气中自导光丝超连续辐射后向散射增强特性

由自导成丝效应产生的超连续辐射具有超宽带光谱、后向散射增强等一系列新特征,为激光雷达大气探测开辟了新的领域.通过测量飞秒激光脉冲自导光丝超连续辐射散射的角度分布,对不同条件空气中自导光丝产生的超连续辐射后向散射特性进行了实验研究.结果表明,在洁净空气和含气溶胶的空气中,自导光丝的超连续辐射都呈现出明显的后向散射增强特性.同时对超连续辐射后向散射的测量值进行拟合,拟合结果表明超连续辐射后向散射角分布满足洛伦兹(Lorentz)函数,在洁净空气中其角宽度为6.4°,后向180°时归一化散射强度是瑞利散射的3.2倍.超连续辐射沿光丝前向呈锥形辐射,其前向散射具有明显的波长依赖关系;而后向散射无明显的波长依赖关系.     

动态分形表面的电磁散射

本文研究时变动态分形表面的电磁散射，计算了散射系数基尔霍夫解，分析了散射系数的时域特性，理论分析和实验结果表明，散射系数作时间序列是一个近似分形函数，并且其维数十分接近散射表面的分维数。     

混沌脉冲激光雷达水下目标探测

海水对光波的吸收和散射,严重制约了激光雷达水下目标探测的性能。通过对激光在海水传输过程中产生后向散射的定量分析,说明了激光回波信号被海水后向散射影响的严重性。分析比较了距离选通技术和强度调制技术抑制海水后向散射的能力,提出了使用自身具有高频强度调制特性的混沌脉冲激光进行水下目标探测,设计了基于相关法测距的混沌脉冲激光雷达水下目标探测方案。通过对后向散射光以及带有不同后向散射强度的回波信号光的时域和频域特性的研究,使用互相关噪声水平算法判定混沌脉冲激光雷达抑制海水后向散射的能力。理论仿真分析表明,当后向散射光强度是混沌脉冲激光强度36倍时,仍能提取出目标信号。     

利用块状介质进行飞秒强激光脉冲的腔外压缩

高强度飞秒激光脉冲的腔外压缩是获得高次谐波阿秒脉冲驱动源的必要手段.实验研究了超强超短飞秒激光脉冲在经过块状介质后的光谱展宽和色散补偿压缩现象.单脉冲能量0.26 mJ,脉宽50 fs的激光脉冲经透镜在空气中聚焦后再入射到块状材料上,出射脉冲光谱被展宽到接近40 nm.由于在块状材料中的自聚焦效应,出射光束质量变好并保持较小的空间啁啾.利用熔融石英棱镜对补偿带有正色散的出射脉冲,最后得到＞0.1 mJ,19 fs的压缩脉冲.利用SPIDER装置测量了出射脉冲的脉宽和光谱相位.整个系统的能量效率大约为35%,压缩后的激光脉冲具有很好的空间分布和平滑的时域包络.实验结果实现了利用块状材料对飞秒激光脉冲的腔外压缩,这种方法将适用于对更高能量飞秒脉冲的压缩.     

单端口天线散射理论研究

本文给出单端口天线的频域和时域散射理论分析,通过时域和频域分析清晰地说明了天线散射的机理.分析过程中包含了探测天线和接收天线对被测天线散射的影响.天线的时域散射特性直观地区分了结构模式项散射场和天线模式项散射场.以该分析过程和结论为基础,讨论了天线散射控制的指导思想.