激光束畸变波前高频相位的恢复

利用相位均方根(RMS)梯度描述的随机相位屏表示低频波前畸变,用扰动幅度表征的随机相位屏描述高频波前畸变,建立了激光束的畸变波前模型.根据已知的近场低频相位以及近场和远场光强分布,采用逐次逼近迭代法对畸变波前的高频相位进行了恢复,并从波前残差、波前峰谷(PV)值、波前RMS,波前功率谱密度(PSD)等不同角度对高频相位...     

强激光束聚焦特性研究

采用功率谱密度(PSD)和均方根梯度(RMD)描述畸变波前的方法,建立了终端光学系统光传输模型和强激光束聚焦特性模型及计算程序,得到聚焦光斑尺寸随近场光束波前变化的一般规律,同时对终端光学系统中的元件排布,以及满足聚焦要求的光束控制元件提供了初步的设计参数. 采用位相均方根梯度描述光学元件引入的低频段噪声,通过建立合理的畸变波前的二维模拟计算模型,计算了激光焦斑分布.给出了光学元件引入的低频段位相噪声与光束聚焦特性的一般规律,即随着不同均方根梯度的增大,远场聚焦光斑的尺寸随之扩大.对于具有同一均方根梯度的不同随机位相屏,计算得到焦斑强度分布虽各不相同,但焦斑直径在一定范围内变化.位相均方根梯度较好地反映了聚焦光斑尺寸随畸变波前的变化.同时对传统的傅里叶变换算法进行了改进,在空域和频域中,可根据计算需求灵活改变采样区间和抽样点数.将计算结果与直接对衍射方程求积分得到的结果进行了比较,获得一致的结果,证明了程序的正确性. 对于高频畸变波前,引入PSD进行描述.同时对位相恢复算法进行了研究,并对位相屏进行了低通滤波处理.(OG17)     

利用剪切干涉仪测量激光大气传输相位畸变

文中就利用剪切干涉仪测量激光大气传输相位畸变的问题进行了探讨.对横向剪切干涉仪(LSI)及Hartmann波前传感器的波前探测和复原进行了类比仿真分析,结果表明在同等条件下,前者的波前复原能力优于后者.利用我们研制的二维剪切干涉仪,对激光大气传输湍流效应引起的波前畸变进行了测量,对实验结果进行了初步的研究分析,并首次得到了激光大气传输相位不连续性的直接测量结果,验证了LSI应用于测量激光大气传输相位畸变的可行性和优越性.     

液晶波前校正器位相调制非线性及闭环校正研究

研究了液晶波前校正器位相调制曲线非线性的校正以及液晶自适应闭环对畸变波前的校正.利用液晶显示器领域通用的Gamma校正技术实现对液晶波前校正器非线性的校正.首先,通过施加线性的LUT曲线以获得512个LUT值对应的位相调制量.然后通过对一个波长位相调制量的线性化分割,找到能够获得线性位相调制的LUT函数曲线.最后将该优化曲线写入液晶波前校正器的驱动电路板中,再次驱动液晶波前校正器并利用ZY-GO干涉仪测量位相调制和灰度级的关系,得到了线性的位相调制.利用线性的液晶波前校正器结合哈特曼波前探测器和波前控制器进行了自适应闭环校正研究.校正前,PV和RMS的平均值分别为2.5牒.48耄痪栈纷允视πＵ琍V和RMS的平均值分别下降为和.分辨率板的一级像也由模糊变得清晰.实验结果说明,经过线性化的液晶波前校正器可以获得高校正精度.     

光束波前畸变的模拟及其相位梯度分析

大口径光学元件的表面制造误差会使透射或反射波前产生畸变,这是天文光学系统以及ICF激光系统关心的问题.文章使用了一个随机相位屏来模拟光学制造误差导致的光束波前畸变,并利用波前相位梯度这个参数来对波前畸变进行定量化分析.介绍了波前相位梯度的定义和算法,通过数值计算得到了一维和二维波前畸变的梯度分析结果,并对不同畸变情况的模拟结果进行了比较.     

相干调制成像技术测量高重复频率激光器光学元件热畸变

高功率固体激光器工作在高重复频率时,增益介质因热量的沉积而发生热畸变,导致激光输出波前发生变化。为此,利用相干调制成像技术通过记录单幅衍射光斑实现输出光场的波前测量,获得了放大器工作在1,5,7Hz频率时光学元件的热畸变相位。实验结果显示,随着工作频率增大,热量向中心区域集中,热沉积效应明显增加了波前变化。     

两类混沌激光保密通信方案的性能分析

半导体激光器在外加扰动下,可以产生高维宽带的混沌激光信号,是实现高速保密通信的理想载波。本文数值研究了混沌调制和混沌隐藏两种信息加载方式下的混沌激光保密通信系统的性能,分析了两种信息加载方式下系统分别传输正弦信息和数字信息时的信噪比和Q因子的变化情况,研究了两种信息加载方式下系统的相关系数随调制深度的变化趋势。结果表明,不同的调制深度或调制频率/速率都会影响系统的性能,且混沌调制方式的系统性能优于混沌隐藏方式。     

不同干涉仪检测光学元件功率谱密度的比较

为了探究不同干涉仪对中频误差的响应规律,获得相对真实的功率谱密度(PSD)分布,分别利用4D AccuFiz、ZYGO DynaFiz以及ZYGO GPI三台干涉仪检测周期性波纹和划痕样品,并对一维实测PSD曲线进行对比分析。结果表明,不同干涉仪对中高频信息的响应度不同;干涉仪分辨率越高,响应度越高。利用仪器传递函数(ITF)曲线对实测PSD分布进行了修正,获得了较为真实的PSD分布。在某些频率范围内,标定的ITF曲线和实际响应仍存在差异。     

激光波前功率谱密度与焦斑旁瓣的关系

基于波前功率谱密度(PSD)的定义,分析了采用功率谱密度方法研究中频波前畸变与焦斑旁瓣关系的可行性。由于任意形状的波前畸变都可以由不同空间频率的正弦函数叠加组成,以正弦函数波前为例进行功率谱密度分析和远场分析。分析表明,当中频波前畸变的幅度满足一定条件时,远场二级以上的衍射非常低,可以忽略不计,此时波前功率谱密度与焦斑旁瓣具有非常好的相似性,并且这种相似性仅与中频波前畸变的幅度有关,与空间频率无关。最后还用数值模拟的方法验证了这个结论对叠加后的结果仍然成立。研究结果可以用于设计满足惯性约束聚变(ICF)驱动器打靶对焦斑旁瓣要求的光学元件中频段波前畸变指标。     

哈特曼-夏克波前探测器对传导冷却端面抽运板条激光放大器的波前畸变测试

固体激光器中热效应引起的波前畸变影响了高光束质量、高功率的激光输出,限制了它在当代工业加工和科学研究领域的应用发展。以激光波前畸变的产生机理和传导冷却端面抽运板条激光器的优势为切入点,利用哈特曼-夏克(H-S)波前探测器进行一系列的波前畸变测试。通过对静态波前畸变量、输出功率百瓦量级时的波前畸变量和输出功率千瓦量级的波前畸变量等结果进行数据分析,对实验进行反馈,提出改进意见,以期望进一步减少传导冷却端面抽运板条激光放大器的热效应。     

激光缩束系统波前畸变精度分析

对大科学工程激光参数系统中的激光缩束系统各项装调误差进行了分析,缩束系统中组合物镜系统和目镜系统离焦误差对于系统波前畸变影响最大,并对不同离焦量产生的波前畸变PV值进行了分析,得到缩束系统波前畸变的变化与系统物镜和目镜离焦量并非线性关系。采用大孔径长焦距平行光管、光纤激光器和哈特曼传感器组成激光波前测试系统对激光缩束系统的波前进行实时测量和验证,经过波前计算机辅助技术,使其技术参数达到了波前畸变PV值优于0.2（=1.053 m）的要求。     

高功率激光装置中波前畸变对相干合成的影响

根据高功率激光装置中波前畸变分段的特点,提出通过构造不同频段的波前畸变来研究相干合成结果与波前畸变之间的关系。以神光-III原型装置的结构和参数为模型,利用蒙特卡罗方法进行了数值模拟,分析了低频、中高频波前畸变对相干合成的影响,并给出了低频和中高频波前畸变与相干合成结果的对应关系。为高功率激光装置中进行波前畸变控制,实现相干合成提供一种分析思路和理论参考。     

谐振式微光学陀螺中相位调制非线性研究

通过在相位调制器上施加线性变化的调制信号来实现对光波频率的方波调制是目前谐振式微光学陀螺(RMOG)中普遍采用的调制方法。而实现理想的方波频率调制要求完全线性的调制波形,极大地增加了系统实现难度。研究了调制曲线非线性对谐振腔输出的影响,仿真计算了具有二阶和三阶非线性误差的调制曲线引起的谐振曲线偏移和畸变。分析了解调输出误差与调制曲线非线性度的关系。通过搭建RMOG实验系统,测试了实际产生三角波调制信号的高阶非线性系数以及陀螺输出的标度因数。实验验证了理论分析计算方法的正确性以及采用模拟三角波产生方法改善微光学陀螺中相位调制非线性的可行性。     

用于高重复频率热容主振荡功率放大器激光系统的波前检测技术

高重复频率热容主振荡功率放大器(MOPA)激光系统的工作过程一般只持续几秒至几十秒,在此过程中系统输出光束的波前畸变是动态变化的。采用环路径向剪切干涉(CRWSI)技术对高重复频率热容MOPA系统波前畸变的变化过程进行检测,并对系统的总体结构进行了设计。搭建了一个简化的实验系统,采用平凹透镜来代替光放大器产生波前畸变,并由此对环路径向剪切干涉仪的测量精度进行了验证。结果表明,实验测量结果与理论计算值之间的峰值误差为7.8%(0.02λ)。     

畸变光束远场光强叠加特性研究

在远场将阵列激光的光强进行叠加是获取高功率激光输出的一种有效方法,由于激光在传输过程中会产生波前相位畸变,进而导致远场光强分布不匀滑。基于惠更斯-菲涅耳原理,建立了多束具有随机相位畸变的二维矩形阵列高斯光束非相干合成模型。模拟了光强合成过程远场焦斑的质量变化,计算了远场焦斑RMS和PSD与合成光束数量之间的关系。结果表明:光束非相干合成不仅能够有效提高激光的输出功率,还可以使畸变光束合成后的焦斑分布更加匀滑,提高光束的质量。     

光注入半导体激光器中激光混沌的泵浦周期调制控制

该文用泵浦周期电流调制控制外部注入相干光场半导体激光器的激光混沌,发现在不同调制深度和调制频率范围内,能有效地控制激光混沌到稳定的周期轨道(极限环)上,而且能够把激光振荡频率锁定在调制频率上,且这种调制控制也可以使激光器显现不同的激光混沌波形变化。     

基于相干合成的可调全光纤脉冲激光源

基于光束相干合成的原理,提出了脉冲激光产生的新方法,设计并构造了相应的全光纤实验系统.该方法通过对光纤耦合器中相干合成的两束相干光的相位差进行有效地控制,实现重复频率、脉宽、占空比均可调的脉冲激光输出.实验中利用闭环工作点控制法进行噪声相位补偿,以得到稳定的脉冲光输出.实验分别利用矩形波、三角波、正弦波进行相位调制,得到了相应波形的激光输出;利用不同参量矩形波进行相位调制,可以得到重复频率从1～500 kHz,占空比从20%～80%可调的脉冲光输出,在重复频率为500 kHz时,脉宽可达300 ns.这种脉冲激光产生技术为大功率、可调脉冲激光的产生提供了一种新的途径.     

谐振式微光学陀螺中非连续频率调制特性研究

谐振式微光学陀螺（RMOG）中,方波频率调制的三角波实现形式消除了双频率锯齿波中复位时间与复位误差引起的输出光强波动。理论分析了三角波实现方波频率调制的过程中波形转折点引起非连续频率调制对输出光强的影响。仿真分析了不同调制频率偏置下调制波形转折点以及不同激光频率与谐振频率偏差对输出的影响。利用时域梳状滤波器对输出信号进...     

终端靶场中相位畸变对近场光束质量的影响

终端靶场聚焦系统中的光学元件上存在不可避免的缺陷致使光场波前发生畸变,根据高功率激光装置终端靶场系统中强光束传输的特点,建立了描述光学元件引入的局域相位调制的模型,研究了终端靶场中具有高斯型相位波前畸变的平顶光束经过透镜会聚,并在后续防溅射板等熔石英介质中经历非线性增长的传输演变过程,详细分析了高斯型相位波前畸变、熔石英厚度和透镜焦距对终端靶场聚焦系统中的近场光束质量的影响。结果表明,高斯型波前畸变越严重、熔石英厚度越长、透镜焦距越短,近场光束质量越差,中高频增长越多。     

用荧光技术观察CO_2的饱和吸收

描述了用荧光技术观察以CO_2饱和吸收的原理、装置和结果,测量了荧光凹陷信号幅度、宽度、相对深度与各种参量(吸收气体压力、调制幅度、调制频率、入射激光功率等)的关系,并对实验结果进行了讨论。