自由空间光-布拉格光纤耦合效率仿真分析

根据电磁场模场匹配理论,分析了自由空间光-布拉格光纤的耦合效率。通过对空间光-布拉格光纤耦合效率的计算可以知道,耦合效率与布拉格光纤纤芯半径、焦点光斑光腰半径和纤芯波矢有关。通过优化合理选择空间光聚焦后光腰半径与布拉格光纤纤芯半径以及纤芯波矢可以有效提高耦合效率。本文还对外界振动造成耦合透镜与布拉格光纤对接不正而对空间光-布拉格光纤耦合效率影响进行了分析。这对光纤激光雷达系统以及空间光通信系统的空间光-布拉格光纤耦合效率分析具有极其重要的参考价值。     

自由空间光-布拉格光纤耦合效率仿真分析

根据电磁场模场匹配理论,分析了自由空间光-布拉格光纤的耦合效率.通过对空间光-布拉格光纤耦合效率的计算可以知道,耦合效率与布拉格光纤纤芯半径、焦点光斑光腰半径和纤芯波矢有关.通过优化合理选择空间光聚焦后光腰半径与布拉格光纤纤芯半径以及纤芯波矢可以有效提高耦合效率.本文还对外界振动造成耦合透镜与布拉格光纤对接不正而对空间光-布拉格光纤耦合效率影响进行了分析.这对光纤激光雷达系统以及空间光通信系统的空间光-布拉格光纤耦合效率分析具有极其重要的参考价值.     

万瓦级激光光闸的热效应分析及处理

激光光闸可以将光纤激光器输出的单束激光通过多通道输出,实现激光器的“一机多用”,是现代化激光智能制造的关键性器件。由于光闸承载功率高达上万瓦,其耦合系统极易产生热效应,影响光闸使用性能。为解决万瓦级激光光闸热效应有效控制的难题,保证光闸的高效耦合与高质量光束输出,采用有限元分析法研究了光闸耦合系统的热效应物理机制,并提出一种基于水循环绕流冷却对光闸耦合系统进行热量管控的新方法。通过万瓦激光下的一系列实验验证,表明文中提出的热效应处理方法保证下,高功率激光光闸能长时间承载万瓦级功率,并保持98%以上的耦合效率,同时抑制了系统的热像差,保证了光闸输出激光的光束质量稳定性。该研究为高功率激光系统的热效应分析及处理提供了有效的手段。     

三光纤耦合系统中光信号传输的量子特性

采用周期调制技术,系统研究了线形和正三角形结构的三光纤耦合系统中光信号传输量子特性的差别。在紧束缚近似下,得到三光纤耦合系统中光信号传输的耦合模方程组,并对不同系统参数对一些重要量子现象的影响进行了仿真。仿真结果表明,结构不同会导致量子隧穿及相干隧穿破坏等量子特性的改变,从而影响光信号能量分布及震荡频率。研究结果对设计新型的光交叉连接器等光纤器件有指导意义。     

二极管侧面抽运薄片激光器耦合系统研究

设计了二极管侧面抽运Nd:YAG薄片激光器,耦合系统由消像差透镜组和空心光波导组成,对二极管快轴和慢轴方向的抽运光进行压缩和均匀化.采用光线追迹法,同时考虑二极管在快轴和慢轴方向的发散特性及薄片侧面的散射特性,模拟并分析了光线在耦合系统内的传输和薄片内抽运光分布的规律.模拟结果表明耦合系统具有98.1%的耦合效率,同时薄片内具有理想的抽运光分布.     

激光等离子体发射光光纤耦合系统设计与实验分析

设计的激光等离子体发射光光纤耦合系统,可以在提高等离子体发射光光纤耦合效率的同时减小耦合系统的尺寸,从而为激光诱导击穿光谱技术应用到快速、现场、在线的物质成分分析提供硬件基础。耦合系统为三镜片结构,通过单片透镜对等离子体发射光进行准直并通过由两片负、正透镜组成的反远距物镜结构将光束耦合进入光纤。耦合系统对等离子体发射光在铅、铜、镍、铬以及镉等元素的分析线波长处的光纤耦合效率均高于92%,且系统孔径小于6 mm,系统总长小于30 mm。采用所设计的耦合系统对土壤中的铬元素以及某铅蓄电池厂固体废弃物铅泥中的铅元素进行了检测,并与采用一般双透镜收集系统以及光纤直接接收的方式进行比较,进一步验证了耦合系统所获取光谱的元素特征谱线更加明显并易于识别,同时所得元素检测限更低,且光谱数据稳定,更利于后续的光谱分析与元素浓度定量反演。     

光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响

空间光-单模光纤耦合的关键技术是怎样确保耦合系统中光纤的准确定位。基于电磁场模场匹配理论,讨论了光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响,结果显示耦合效率随着光纤偏移的增大显著下降。采用光纤调整架以及微透镜光纤可以显著改善耦合效率,讨论结果有助于空间光-单模光纤耦合器件的优化设计。     

激光陀螺光束精密耦合方法与实验研究

针对目前人工进行光束精密耦合所存在的装配效率低,质量一致性差的问题,开发出了一套激光陀螺光束精密耦合装配系统。分析了激光陀螺光束精密耦合原理,发现耦合光束的光场强度具有高斯分布特点,提出了光电探测器位姿的调整方法。分析了合光棱镜转动时的光路变化,提出了合光棱镜位姿的调整方法。并制定了光电探测器位置和合光棱镜位姿调整策略。依据上述调整方法和策略,在激光陀螺光束精密耦合系统上进行了光束耦合装配实验,实验结果表明该实验装配平台能够完成光束精密耦合装配任务。     

有源光电子器件封装技术及其可靠性研究

介绍了有源光电子器件同轴和盒式封装结构、电学和光学零件的装联材料和光纤耦合系统的技术实现方法与可靠性。对比分析了电学零件装联材料和光学零件胶合材料的特性。阐述了光纤耦合系统中的直接耦合和间接耦合的结构特征,以及间接耦合中的光窗封接技术和直接耦合中的光纤与尾纤导管的三种封接技术和可靠性。此外,针对有源光电子器件的典型失效模式,给出了可靠性验证方法。     

空间光-光纤阵列耦合自动对准实验研究

为了使空间光-光纤耦合结构具有一定的抗抖动能力,采用自聚焦透镜和多模光纤耦合阵列结构结合模拟退火算法对光纤阵列实行2维控制,自动搜寻空间光-光纤耦合最佳视轴对准姿态。对光纤阵列和模拟退火算法进行了理论分析实验验证,取得了耦合效率变化的相关数据。结果表明,通过模拟退火算法可以实现空间光-光纤视轴对准,且光斑中心在耦合端面中心抖动小于2.5mm时,耦合功率波动小于35%,满足无线激光通信系统的要求。     

Influence on Atomic Inversion Evolution in Medium System from Compton Scattering

In Jaynes-Cummings model, by using the modulation of the coupling coefficient formed by the atom, medium and scattering optical, atomic inversion evolution of arbitrary forms has been worked out. Its feasibility has been proved, and the curvature of the atomic inversion evolution of the arbitrary forms is obtained. It announces that the atom and coupling medium system are to express the operators of the atom and optical field quantum in Jaynes-Cummings model. These operators can express arbitrary medium system. In these systems, the coupling coefficient can be changed and exactly controlled in the longer coherent times.     

288×4长波红外探测器关键驱动电路的设计

针对制冷型288×4长波焦平面红外探测器组件PLUTON LW K508的特点,设计了一个驱动模块,为探测器组件提供了时序与控制信号、模拟与数字电源、参考电平、制冷模式控制信号等。重点介绍了上电控制电路、GPOL电压产生电路、制冷模式控制电路等关键电路的设计原理与结构。实验结果表明,采集到的红外图像具有噪声低、精度高、稳定性强等特点。当探测器在293 K和353 K之间的黑体照射下,并且积分时间为19 μs时,整个红外图像采集系统采集到的图像噪声电压均值保持在0.4 mV以下。     

Optical fiber pressure sensor based on photoelasticity and itsapplication

An optical fiber pressure sensor based on the photoelastic effect using a novel compensation technique is described. Two optical sources and a polarization-splitting prism are incorporated into a sensor system to minimize output drifts. The four major factors-the optical source power, the fiber loss, the optical coupling loss, and the modal power distribution in fibers-are well compensated. The measurement range of 0-147 kPa has been obtained with accuracies of 0.2% within the temperature range of -10°C to 42°C and a resolution of 10 Pa has been achieved. Compensation for fiber loss has been observed up to -30 dB. This sensor system has been successfully put into practical operation for oil storage measurement in a tank     

利用耦合时延增强激光混沌系统安全性能研究

安全性是混沌通信中的重要问题。基于一个外光反馈半导体激光器驱动两个互耦合激光器的混沌通信系统,研究激光混沌系统中反馈时延与耦合时延特征,并应用龙格-库塔法进行动态仿真。重点分析了当调节一些可控参数(耦合时延和驱动强度)时,能够改变两耦合激光器输出自相关函数中反馈时延和耦合时延幅值的差异,以此掩藏反馈时延,从而得出更优载波。仿真结果说明利用耦合时延可以增强激光混沌系统的安全性。最后给出了在优化载波后系统同步质量的讨论。     

半导体激光器列阵外腔锁相中准直透镜的位置选择

利用傅立叶分解 ,平面波传播的角谱理论和光线追迹的方法讨论了在DLA外腔锁相中准直透镜的位置对系统的影响。通过计算分析找到了一个恰当的位置 ,在使系统实现尽可能大的能量耦合效率的同时降低了系统对各个元件失调的敏感程度。     

远程激光拉曼光谱探测系统前置光学系统设计

为实现远程物质高空间分辨力的拉曼光谱探测,设计了共孔径远程激光拉曼光谱探测系统的前置光学系统。光学系统采用共孔径结构,实现了激光发射系统、拉曼光收集系统及微区成像系统的共孔径、共光轴。设计的光学系统能够对激光进行聚焦以缩小激光光斑尺寸,使系统具有优于0.125 mrad的空间分辨率。该拉曼光收集透镜有效通光口径为50 mm,拉曼散射光在耦合透镜焦平面上的像高小于25m,可以与50m狭缝宽度的光谱仪进行空间光耦合,也可使用50m芯径的光纤来耦合光学系统与光谱仪。该系统可用于远距离物质的激光聚焦、拉曼光谱探测及微区成像。     

基于离轴光学系统的水导激光耦合技术研究

在水导激光加工中,聚焦激光与微细水束的耦合对准效果是实现水导激光稳定加工的关键。为了提高水导激光的耦合对准精度,提出了一种新的耦合对准方法,即采用一种双透镜离轴光学系统,系统中一透镜进行轴向移动从而调节束腰轴向位置,另一透镜与喷嘴一起进行径向移动从而调节束腰径向位置。该方法可以有效提高对准装置的分辨率,从而实现高精度的耦合对准。对该方法进行了理论分析,并根据理论分析进行了实验装置的设计。实验结果表明该方法将耦合对准装置的径向分辨率提高了5倍,与预期设计相符。应用该方法成功将激光耦合进入直径100 m的喷嘴中实现水导激光加工,该方法也是离轴光学系统的一个创新应用。     

GaAs中瞬态二波耦合及其光的偏振——一种实现红外ps光开关的新途径

测量了瞬态二波耦合增益随泵浦光与探测光相对延迟改变而变化的曲线,并分析了瞬态二波耦合中各种过程的特性。预计并观察到了耦合光偏振的改变,证明了ps脉冲二波耦合是一种实现ps光开关的新途径。