超短啁啾脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束的传输式

为了研究超短啁啾脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束合理的物理模型和光束参量对物理模型的影响,采用复振幅包络表示式和复解析信号表示式推导了这类脉冲光束的复振幅包络解和复解析信号解。对复振幅包络解奇异性的产生进行了详细分析,讨论了脉冲啁啾、脉冲宽度和模式对复振幅包络解奇异性的影响。计算结果表明,当脉冲光束存在啁啾时,啁啾量越大,复振幅包络解的奇异点位置离光束中心越近,而复解析信号解在任意大小啁啾的情况下都不存在奇异性;对于啁啾量相同的脉冲,脉冲宽度越小或模指数越大其奇异性位置离光束中心越近。因而要建立激光光束合理的物理模型必须根据光束参量采用合适的研究方法。     

超短脉冲拉盖尔—高斯光束复振幅包络解的奇异性研究

文中导出了超短脉冲拉盖尔-高斯光束的复振幅包络解,对复振幅包络解的奇异性的形成进行了详细研究。分析了脉冲宽度和模式对复振幅包络解奇异性的影响,并得到没有奇异性的严格的复解析信号解。计算和讨论结果表明形成奇异性的直接原因是场分布表示式的指数项中存在半径的正四次项,其根本原因是采用复振幅包络表示式来表示脉冲的复函数。脉宽是影响奇异性的主要参数,脉宽较小时奇异性导致离中心轴较近的位置强度分布就已经失去物理意义,而脉宽较大时奇异性对结果产生的影响可以忽略。对于脉宽相同的脉冲,模指数越大其奇异性位置离中心轴越近。     

超宽带雷达信号的分类及表示方法

按照扩展信号带宽的不同方法可将超宽带信号分成冲激型和调制型两大类,不同种类的超宽带信号其时频特性大不相同。短时脉冲特性使得超宽带冲激信号虽然依旧可以沿用传统窄带正弦波信号的实数与复数表示方法,但信号包络失去作为调制函数的物理意义,复指数表示方法与复解析表示方法之间也存在严重误差,在含有复信号单边谱假设的情况下,复指数表示方法不再适用。以上问题在调制型超宽带信号上面则表现并不明显。     

啁啾脉冲高斯光束在自由空间的传输

基于瑞利-索末菲衍射积分,使用复解析信号法推导出了啁啾脉冲高斯光束在自由空间中的传输方程及其傅里叶谱,给出了远场的光场和空间光强的解析式,研究了啁啾参数C对脉冲光束传输的影响。结果表明,当啁啾参数C较小时,随啁啾参数增加,其轴上光谱蓝移增加C2倍,其轴上谱线宽度增加(1 C2)1/2倍。随衍射角增大,轴外光谱红移比无啁啾参数时快。脉冲宽度较小时,啁啾参数增大,轴上光强增大,横向光强分布越集中于传输轴附近;脉冲宽度较大时,啁啾参数增大对横向光强的影响减小。啁啾参数的正负号不影响横向光强分布和光谱分布。     

复变量双曲余弦平方-高斯光束的束腰宽度及其位置

本文引入了近轴近似下波动方程的解—复变量双曲余弦平方 -高斯光束 ,该光束与双曲余弦函数项相关的参数为复数。本文主要对复变量双曲余弦平方 -高斯光束的基本特性进行了研究。由Collins公式出发推导出了光束通过近轴ABCD光学系统传输时的场分布函数。基于二阶矩定义 ,导出了光斑尺寸的解析表达式 ,并得到了该光束在自由空间传输时束腰宽度及其位置的解析式。最后对所得结果进行了数值计算和分析。     

单周期超短脉冲光束的时空传输

当电偶极子以高斯脉冲形式随时间振荡时，辐射出的电磁场可以用来描写非缓变包格近似条件下单周期超短脉冲光束在自由空间中的传输特性。利用复点源模型，通过分析和计算，我们得出它的传输特性。第一，在空间传输过程中，单周期超短脉冲高期光束能流密度基本保持高斯函数不变，振幅大小随不同的z平面振荡。第二，单周期超短脉冲光束在真空中主要以光速c沿z方向传输。在传输过程中，脉冲宽度保持不变，脉冲形状演变成不对称。能流密度不再随时间作简谐振荡，它的振幅构成一个高斯形状的包络。     

窄脉冲泵浦的Raman放大研究

基于振幅耦合方程,引入入射处信号脉冲与泵浦脉冲的时间差,研究了光纤中单个信号脉冲与窄泵浦脉冲的作用。将泵浦脉冲取为双曲正割形式,得到交叠因子、信号光振幅、泵浦光振幅的解析解,及信号功率沿光纤的分布。研究了长光纤中信号脉冲与多个泵浦脉冲的作用,推导出考虑插损时的信号增益。     

中心波长及脉宽对能量叠加光束远场的影响

多束激光的远场叠加对于提高远场靶面能量是一种有效的方法,单元光束的参数的变化对于远场合成光束都会产生影响。为了分析脉冲激光参数控制对远场能量分布的影响,利用夫琅禾费衍射积分公式导出了4束普通脉冲高斯光束合成的远场光强的解析式,并整理了激光中心波长和脉宽的改变对远场叠加后能量分布的影响之间的具体关系。通过MATLAB的数值模拟,结果表明:当光束的中心波长减小或者脉冲宽度减小时,远场能量向中心轴上汇聚,远场轴上光强增加。当轴上光强相对于理想中心波长和脉宽的远场轴上光强的变化率小于5%,中心波长变化率最大不能超过7.89%,或者脉宽变化率最大不能超过91%,因此,中心波长的变化对于远场光强分布的影响比脉宽更大。     

超短啁啾高斯脉冲叠加光束的空间异常特性分析

以ICF系统应用为背景，建立了四束超短啁啾高斯脉冲远场能量叠加分析模型，分别对单束及多束超短啁啾高斯脉冲的空间异常特性进行了数值模拟和分析。结果表明:脉宽是影响超短啁啾高斯脉冲叠加光束产生空间异常现象的主要因素。在利用指数函数复振幅包络的解析式进行分析时，使用脉宽小于1个光振荡周期的超短啁啾高斯脉冲进行叠加应控制参数在合理的范围内，r1w0时可有效避免空间异常现象。     

亚周期脉冲光束的严格解

基于复点源模型给出了单周期与亚周期脉冲光束的严格表达式,它是麦克斯韦方程组的严格解,可以用来描述聚焦的脉宽小于一个光学周期的任意偏振脉冲光束.该表达式包含了时域中的"戈维-相位"、"自蓝移"、和脉冲翼的"自啁啾"等载波-包络近似表达式中没有的新现象.     

直接输出的超短脉冲轨道角动量涡旋光产生技术研究进展（特邀）

轨道角动量（OAM）涡旋光是一种具有相位孤立奇点的光场,其相位波前呈螺旋分布,光场复振幅包含螺旋相位项exp(ilθ)。近年来,OAM涡旋光被广泛地应用在光学操控、成像、通信、传感等方面。超短脉冲OAM涡旋光同时具有涡旋光和超短脉冲的优点,可应用于手性材料加工、远距离传输、强场物理研究,非线性频率转换研究等方面。通过激光器直接产生OAM涡旋光具有系统整体简便性高和光束质量好等优势,对国内外基于有源方法产生超短OAM涡旋光的方法进行了总结。目前,通过有源方式产生的超短OAM涡旋光的脉冲宽度还局限于几百飞秒,如何通过直接输出的方法获得百飞秒以内甚至是少周期脉冲涡旋光输出将是未来研究的一个重要方向。     

A Discrete‐Amplitude Pulse Width Modulation for a High‐Efficiency Linear Power Amplifier

A new discrete‐amplitude pulse width modulation (DAPWM) scheme for a high‐efficiency linear power amplifier is proposed. A radio frequency (RF) input signal is divided into an envelope and a phase modulated carrier. The low‐frequency envelope is modulated so that it can be represented by a pulse whose area is proportional to its amplitude. The modulated pulse has at least two different pulse amplitude levels in order that the duty ratios of the pulse are kept large for small input. Then, an RF pulse train is generated by mixing the modulated envelope with the phase modulated carrier. The RF pulse train is amplified by a switching‐mode power amplifier, and the original RF input signal is restored by a band pass filter. Because duty ratios of the RF pulse train are kept large in spite of a small input envelope, the DAPWM technique can reduce loss from harmonic components. Furthermore, it reduces filtering efforts required to suppress harmonic components. Simulations show that the overall efficiency of the pulsed power amplifier with DAPWM is about 60.3% for a mobile WiMax signal. This is approximately a 73% increase compared to a pulsed power amplifier with PWM.     

远场的薄色散介质对超短脉冲的影响

时空耦合效应导致超短脉冲在远场频谱分布的复杂性。这种复杂性使放置于远场的薄色散介质对光脉冲同时产生时间展宽和波前弯曲等变化。同时给出了解析结果和数值计算实例。     

瞬态标量平面波的平行三维复源脉冲波束展开

本文从理论上较全面地分析了入射瞬态平面波的三维复源脉冲波束展开,出发点是从频域球面波严格的格林函数导出球面复源点表达式,由此得到频域平面波的复源点展开公式,     

脉冲光束在均匀色散介质中的传播

得到了脉冲高斯光束在均匀色散介质中传播的时域解析形式，由此讨论了脉冲的群速度色散、脉冲波前和时空耦合。     

基于宽带恒定束宽波束输出的卫星导航干扰源方位估计方法

针对卫星导航宽带压制式干扰信号,提出了一种基于宽带恒定束宽波束输出的卫星导航干扰源方位估计方法。首先对抗干扰天线阵列接收到的宽带压制式干扰信号做恒定束宽波束形成,然后采用三波束比幅法获得信号的入射方向估计值。本文方法改善了由宽带信号通过常规宽带波束形成系统所产生的信号失真而引入的测向误差。计算机仿真结果验证了本文方法的有效性和实用性。