高斯长脉冲激光辐照单晶硅温度场的数值模拟

建立二维轴对称模型,通过Matlab软件对长脉冲高斯激光与单晶硅相互作用的加热过程进行数值模拟。分析不同激光功率密度和辐照时间作用下单晶硅的温度分布和温度历史, 估算单晶硅的熔融损伤阈值和热量沉积深度。结果表明:单晶硅的熔融损伤阈值的功率密度I₀=0.22 MW/cm2且激光热量沉积深度大约在1 mm范围内; 单晶硅的温度随激光功率密度和辐照时间的增加而升高,且随着光斑半径方向的延伸与靶材厚度的增加而逐渐减小; 在脉冲作用期间,硅表面中心温度迅速上升,这主要由高斯激光的能量分布特点决定; 在激光作用结束后,辐照区的热量通过热传导效应从高温区向低温区转移,单晶硅的表面中心温度随时间的增加而缓慢下降, 最后趋于室温。     

Kerr效应对超高斯光束聚焦特性的影响

利用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,对一维超高斯光束通过克尔介质的聚焦特性进行了研究.在相位延迟为-2 rad~2 rad的范围内进行了计算.模拟结果表明,正Kerr效应将提高聚焦强度、增大相对焦移量和降低几何焦平面的峰值光强;而负Kerr效应,则会降低聚焦强度、增大相对焦移量和降低几何焦平面的峰值光强.可以将这两种的情况联合起来进行讨论,并可以通过增大光束的菲涅耳数来降低Kerr效应对其聚焦特性的影响.     

不同脉宽的啁啾脉冲高斯光束载波相位漂移研究

为了研究不同脉宽情况的线性啁啾脉冲高斯光束在传播方向和横截面内的载波相位变化分布,采用数值研究方法,对载波相位在传播过程中的变化进行了研究。由数值研究可知,在传播方向上,不同脉宽的脉冲光束,从负无穷远到正无穷远将经历π相位变化,并在正无穷远处渐尽于-π/2;在传播距离越远的平面,其载波相位变化量越小,且其变化量为0的位置r越小。结果表明,载波位相变化的特点主要由波前和相位曲率半径的关系决定。     

高功率激光系统的低阶鬼点位置公式

在近轴条件下，采用矩阵光学，推导出了光束传输过程中单个凸透镜、凹透镜以及4F系统产生的低阶鬼点的位置公式，并分析其分布规律。     

光栅对刻线失配对啁啾脉冲时间波形的影响

为了研究啁啾脉冲在光参量啁啾脉冲放大系统中传输时脉冲变化的情况,采用光线追迹法和4阶龙格-库塔法,得到了压缩器光栅对刻线失配对输出脉冲宽度和时间波形的影响的模拟结果。结果表明,当光栅对刻线失配且夹角约在±4°范围内时,若只考虑2阶色散的影响,初始啁啾导致脉冲宽度略小于无初始啁啾脉冲的宽度。当考虑到3阶、4阶及更高阶色散时,脉冲宽度大于种子脉冲的初始宽度。当入射脉冲具有正啁啾时,出射脉宽随夹角α的增大不断增加,但当具有负啁啾时,脉宽随α的增大先减小后再增大。光栅G2顺时针旋转时的脉宽变化与G2逆时针旋转时脉宽变化相同。另外,初始啁啾对出射脉冲出现的预脉冲、尾脉冲有一定的削弱作用,负啁啾对脉冲展宽和失真的影响明显小于相应的正啁啾。     

流体液体激光器的热流场对输出光场的影响

为了研究液体流速对输出光场的影响,采用数值模拟的方法,模拟了硬边正支非稳腔的有源流体激光器的输出场,并用有限元差分法分析了不同流速条件下热流场分布,得到了在平面波抽运光抽运,并考虑介质的增益饱和时其输出光场的光束质量和光斑中心(峰值强度),在实验观察到了液体流动时光斑中心发生了偏移。结果表明,当液体流速大于1 m/s时,光束质量趋于定值,激光光斑中心偏向于受抽运面的侧面。     

双侧对称抽运横流液体激光器的光束质量分析

为了提高横流液体激光器的光束质量,采用ANAYS软件分析了双侧抽运液体激光器的液体介质的温度分布,对不同流速条件下的非稳腔光场分布和光束质量M~2因子进行了数值计算。结果表明,存在一个使光束质量M~2因子较优的液体流速,并针对该类激光系统中增益和折射率梯度分布都关于抽运方向对称分布的特点,采用柱透镜补偿波前畸变效应,将光束质量因子由24降低到12.5,说明柱透镜补偿位相畸变能有效地提高液体输出光束质量。     

部分相干空心光束在非均匀大气湍流中的传输

基于惠更斯-菲涅尔原理和维格纳分布函数的二阶矩定义,推导部分相干空心光束(PCHGB)在非均匀大气湍流中传输的束宽和远场发散角的解析表达式,并对其在非均匀大气湍流中的传输特性进行定量分析和讨论。研究结果表明;PCHGB在非均匀大气湍流的传输过程中,其束宽受大气湍流的影响取决于光束的束腰、阶数、波长、相干度以及湍流内尺度和天顶角;非均匀大气湍流对PCHGB远场发散角的影响与光束的天顶角、湍流内尺度、相干度以及波长密切相关;在非均匀大气湍流的传输中,当天顶角为π/3时,PCHGB远场发散角的饱和传输距离为0.3 km。     

三五阶非线性光纤中光脉冲的啁啾和频谱

为了探讨光纤的五阶非线性对光脉冲传输的影响,利用同时考虑三阶和五阶非线性效应的非线性薛定谔方程,在忽略光纤色散的情况下,解析并计算研究了超高斯光脉冲的非线性相移、频率啁啾。数值模拟了光脉冲传输的功率频谱。结果表明,与只有三阶非线性折射率的情形相比,正五阶非线性折射率的存在使光脉冲在光纤中传输的非线性相移和最大频率啁啾增大,使无啁啾光脉冲的频谱宽度变宽,谱峰数目增多,高斯脉冲初始啁啾对频谱的影响与三阶非线性折射率的情形类似;负五阶非线性折射率则使光脉冲传输的非线性相移和频率啁啾呈现新的特点,并使无啁啾光脉冲的频谱宽度变窄,谱峰数目减少。     

电爆炸铝丝发光特性的实验研究

通过进行多次电爆炸铝丝实验,对比了同种铝丝在不同充电电压、不同长度下发光能量的大小,测量了不同电压下的发光光谱,同时测量了利用电爆炸引燃不同直径纳米铝粉的发光光谱。结果表明：随铝丝长度的增加发光能量先增加而后减少,发光能量随电容器充电电压的增加而增加,且充电电压对发光现象存在一个阈值;充电电压的大小决定了电爆炸的剧烈程度以及电爆炸过程中的中间产物,同时也决定了电爆炸的光谱特性;通过对不同电压下相同铝丝电爆炸采集的能量分析得到,随着注入能量的增加,光谱的强度越大。