半导体激光器矢量光场分布研究

为了实现在利用衍射光学器件整形半导体激光器时,得到半导体激光器各个电磁分量的分布,且该分布能够在较近的距离上仍然适用的目的,采用基尔霍夫衍射理论和非傍轴条件下的菲涅耳近似理论推导和MATLAB语言编制相应的数值计算程序的方法,得到半导体激光器各电磁分量分布的结果。结果表明,除在特殊方向上,半导体激光为TM波和TE波的混合模,数值程序实现了计算不同距离上半导体激光器各个电磁分量的分布情况的功能。这对设计和分析半导体激光器衍射整形光学器件具有重要意义。     

变反射镜谐振腔光场分布的三维数值计算

在几何光学的基础上设计了变反射镜谐振腔激光器,并利用衍射光学理论,将腔内光束模式满足的方程表为易于通过快速傅里叶变换迭代求解的形式,以高斯型、超高斯型变反射镜为例,求出激光在反射镜、输出镜、近场、远场光场分布的三维数值解,为变反射镜谐振腔设计提供了直观的参考。     

基于光场分布特性分析的高功率激光吸收体设计方法研究

高功率激光装置需要利用激光吸收体实现对杂散光的有效管控。然而吸收体受光面交界处极易发生激光损伤,可能导致激光装置内部的洁净环境受到污染。为了解决这一问题,基于有限元分析方法,模拟了高功率激光吸收体受光面交界处在包括无过渡、圆弧过渡和平面过渡等不同过渡条件下介质内部的光场分布,分析了吸收玻璃界面对光场的影响,得到了介质内部光场峰值强度及峰值位置的变化规律。结果显示:吸收体的损伤可能是由于过渡面为曲面导致的。研究工作为吸收玻璃的激光损伤研究和吸收体设计提供参考。     

大功率激光器阵列光场分布测试方法的研究

针对大功率半导体激光器阵列难以进行光场分布测试评价的问题,设计了大功率激光器光场分布测试系统。从测试系统探测器的抗损伤阈值方面,分析了对激光衰减的比例要求,提出了几种衰减的方法,设计了低透射系数高抗激光损伤的衰减方案,并进行逐一的测试比较,得到了理想的衰减效果。结合测试系统要求,完成了大功率半导体激光器光场分布的测试与评价。     

LD直接侧面泵浦棒状介质的光场研究

采用光线追迹的方法,建立了一套二极管直接侧面泵浦固体激光器的泵浦光场分布的数值模型,运用计算机进行模拟计算,分析系统结构参数对泵浦均匀性的影响,可为二极管泵浦固体激光器结构设计提供理论指导。实验测试了3种不同的侧面泵浦方式下激光介质的荧光分布图,所得结果与模拟计算结果基本相符,证实该数值模型得到的理论分析对二极管直接侧面泵浦固体激光器的结构设计和实验研究具有一定的指导意义。     

激光初始光场的强度分布特性对远场能量集中度的影响

激光初始光场的强度分布特性在一定条件下将影响其远场能量分布.强度的不均匀分布可能会由于近场热晕导致远场光斑漂移,并可能导致光学器件的变形甚至损坏,从而造成远场能量集中度的下降,而强度的深度调制本身将造成远场能量的发散,导致能量集中度的下降. 初始光场的强度分布特性在空间域可以用强度非平整度因子UE来描述.UE定义为强度起伏均方根值/强度平均值,它相当于振幅调制度m,标志了中心能量向外围的转移份额.随机分布的初始光场强度,UE大于0.6时,光束质量因子随强度起伏空间频率迅速增大,远场光斑迅速发散;UE小于0.3时,强度的非均匀分布对光束质量因子影响很小. 空心束是一种特殊的强度非均匀分布光束,其远场光斑中心强度低于实心束,随遮拦比的增大而减小;空心束中心亮斑半径小于实心束,且随遮拦比增大而越来越小;随遮拦比增大,能量从中心向外环扩散. 在无风情况下,高能激光束强度的不均匀分布导致其近场热晕效应类似偏转棱镜,引起了远场光束的偏转,从而导致远场目标上能量集中度的下降.有风条件将大大缓解远场光束的偏转.(OG14)     

具有最大输出功率的CO2激光器谐振腔

提出了一种优化设计激光器谐振腔参数的新方法。应用遗传算法,以最大输出激光功率为目标函数,对典型CO2激光器谐振腔和放电管参数进行了优化,给出了谐振腔的3个优化参数:放电管直径、谐振腔凹面反射镜曲率半径和出射镜透射率。对于1.2m长谐振腔,优化设计的基模激光功率可从原先的55W提高到89W,实际测量提高到74W。     

管状激光器的介质温升研究

基于二次吸收发热模型,考虑了激光介质的端面效应,对有限尺寸的管状YAG激光器介质温升进行了计算分析.结果表明,介质横截面上的温升呈环状分布,激光管壁中心部分的温升最大,内壁和外壁的温升较小,且外壁温升低于内壁温升.聚光腔反射率越大、厚度越厚、泵浦功率越大、吸收系数越大,都会使得介质内的温差升高,从而使得热效应不断加剧.     

二极管阵列侧面泵浦固体激光介质的光场分布

研究LD阵列侧面泵浦Nd：YAG激光器泵浦光场的分布特点。首先,在已建立的二极管单bar单侧面泵浦YAG晶体泵浦光场分布数值模型的基础上,进一步建立了适用于激光二极管阵列多侧面泵浦YAG晶体的泵浦光场分布数值模型。然后,根据所建模型,采用光线追迹的方法,借助Matlab编程模拟了单侧面、二侧面、三侧面、五侧面泵浦方式的泵浦光分布特点．分析了系统参数：介质半径、介质吸收系数、光束光腰半径、泵浦距离、二极管bar间距、介质表面粗糙程度对泵浦光分布特性的影响,总结出了一般规律。可为二极管泵浦固体激光器的结构设计和实验研究提供理论参考。在理论分析的基础上,进行了单侧面、二侧面泵浦方式的二极管阵列直接侧面泵浦固体激光器的实验研究。实验结果与理论分析结果基本相符,验证了所建数值模型的正确性。该数值模型的特点是：采用光线追迹方法;适用于漫反射表面工作物质：适用于多种侧面直接泵浦方式,具有可扩充性。     

谐振腔模式的特征向量法快速计算分析

用特征向量法模拟较大菲涅耳数激光谐振腔时,采用梯形积分法计算效率较低。为了解决这一问题,通过理论分析谐振腔输出模式的空间带宽积,确定计算传输矩阵时最少的取样点数。采用高斯积分法计算传输矩阵,该方法在保证啁啾函数计算精度的同时使传输矩阵尺寸满足最少取样要求。通过对菲涅耳数为10的方形镜平凹谐振腔进行数值模拟可知,传统方法的传输矩阵尺寸为1000010000,谐振腔特征模式的计算时间为412.47s,本文中的计算方法需要的传输矩阵尺寸为36003600,计算时间为51.34s。结果表明,本文中的计算方法能大幅度提高特征向量法的计算效率,同时减少计算机内存的消耗。     

GaN基激光器光增益和内部光损耗的测量

采用变条长方法实验测量了GaN基短波长激光器样品的放大自发发射谱,确定了样品的光增益和光损失系数,并发现了样品中存在着严重的光增益饱和的现象。证实了变条长方法对于研究GaN基短波长激光器性能的可行性。进一步比较了两种不同结构的激光器样品在增益和增益饱和方面的性能差别,同时指出样品外延时生成的裂纹,可能是造成这一差别的原因。     

Cr4+:YAG晶体作为激光器增益介质的特性研究

首先对Cr^4 ：YAG晶体的结构和频谱背景进行了研究，并对Cr^4 ：YAG晶体在辐射光谱作用下产生的热效应作了理论上的分析，提出了Cr^4 ：YAG晶体在固体激光器中的应用前景。     

单光束光镊横向光阱力的计算与仿真分析

在非均匀光场中,本文基于几何光学原理,以射线光学计算模型为基础,对几何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受激光微束横向（沿Y轴方向）光阱力进行了计算。并且在给定参数条件下,进行了数值仿真,根据仿真结果,讨论了光束束腰半径、相对折射率、激光波长及功率光镊系统中的主要参数与光阱品质特性的关系。     

激光二极管部分端面泵浦混合腔板条激光器研究进展

激光二极管分端面泵浦混合腔板条激光器(Innoslab laser)是上世纪九十年代后期在德国发展起来的一种新型全固态激光技术。介绍了这一技术的基本结构和优点,其发展过程中的一些重要研究工作,以及国内外研究现状,并对下一步的发展进行了展望。     

宽视场有增益光学系统设计

从激光探测告警光学系统的视场和光学增益出发,分析了浸没透镜的光学增益和像差特性。针对激光告警设备设计了宽视场有增益光学系统:视场角30°,光学增益可达20倍以上,结构简单,对降低激光辐射源功率、增强探测距离有一定的意义,经分析该方案可行。     

一种对光学卫星精确定位的方法

主动定位侦察比被动定位侦察的优势在于受环境影响比较小,文章从主动侦察的理论出发,提出了利用"猫眼效应"对光学卫星进行精确定位探测的思路,并通过计算分析,对这种主动探测定位方法进行了可行性探讨和论证.     

一种轴向变倍四视场中波红外光学系统

设计了一款长焦距大变倍比轴向变倍四视场中波红外光学系统.该光学系统由前固定组、变倍调焦组、中间补偿组、后固定组、反射镜一、反射镜二、中继组组成.光学系统采用光学补偿叠加机械补偿方式克服单一光学补偿或机械补偿变焦方式无法同时满足光学系统长焦距、大变倍比、光学系统小型化、光学系统宽温度范围(-40℃~70℃)温度补偿等问题,实现了兼具长焦距和大变倍比的轴向变倍四视场中波红外光学系统.设计结果表明该光学系统像质良好,满足热象仪整机使用要求.     

双光楔在激光测距机光轴校正中的应用

为了减轻激光测距机的重量和优化光轴校正结构,设计采用旋转双光楔校正结构。通过建立光轴平行性偏差与旋转双光楔角度量化关系模型,推导出对应公式,并应用于某轻武器光电火控的研制实践。结果表明,该校正方法能有效减小激光测距机的体积和重量,该校正结构具有环境稳定性好、校正简便、维修性好的特点,校正精度可达0.1mrad。     

激光脉宽对光学薄膜元件热损伤的影响

纳秒量级及以下脉宽激光致光学薄膜元件的损伤研究持续了几十年,但纳秒量级以上脉宽却很少提及。因此,针对10 ns~1 ms量级区间不同脉宽激光辐照光学薄膜元件产生的热损伤进行了研究,计算了高反膜、增透膜和干涉滤光片三种典型光学薄膜元件的温度场分布,并分析了其激光热损伤特性。结果表明,对于长脉宽激光,热扩散深度大,薄膜损伤的电场效应被削弱,热传导效应在损伤中占据主导地位,损伤可至基底;短脉宽激光损伤对薄膜内部的电场分布更为敏感,损伤发生在温度最高值附近的膜层区域。进而开展了10 ns与1 ms脉宽激光致光学薄膜元件的损伤实验,损伤阈值及形貌特征与温度场计算结果显示的热损伤特性相符。