激光束空间特性的全息诊断

研究了一种诊断激光波面及激光光源特性的全息干涉法。该方法可以记录瞬态的1.06微米激光波面,并可用连续可见激光加以再现,这样不但能够准确确定波面的曲率半径,而且通过再现的激光光源点象的研究,得到光束方向性以及可能存在的各种象差的信息。 目前国内外用于波面半径的测量方法都是通过光束的投影或相干条纹的精密测量加以推算的。     

星间激光通信中的波前传感技术

星间激光通信系统要求发射的激光光束具有高度的平行性。光学衍射极限是光束在有限孔径下所能达到的最小发散度,此时波面具有大约0．3λ的波面相差。针对星间激光通信波面检测领域,较全面地总结了各类现有检测方法及特点,并给出了一种新颖的互补剪切干涉法的结构与应用实例,最后针对星间激光通信光束波面检测的可行性进行了比较。     

激光推进中的波前检测技术研究

文中从数学上分析了波前传感器测量的参数,针对激光推进应用中的波面检测技术,较全面地总结了现有各类波面检测方法及其特点,并给出了相应结构与应用实例,最后针对激光推进应用中光束波面检测的可行性进行了比较.     

基于三光斑的激光束离焦量实时检测方法

为了提高强激光系统中输出光束的光束质量,提出了一种利用三光斑来探测离焦的方法,该方法能够在探测器上横向探测光束轴向上三处位置的光斑尺寸,通过三光斑间的尺寸关系可计算出光束的离焦量,进而根据离焦量进行闭环校正。实验中通过调节整形系统对光束的离焦量进行离焦补偿,使得光束离焦量从（4.90.2） mm校正至（0.30.1） mm。实验结果表明,该方法结构简单,能够测量各种因素引起的强激光的发散会聚度,给出了离焦补偿的可靠判据,为解决强激光热效应造成的光束发散提供了一种新方法。     

基于液晶空间光调制器整形的重频100mJ全固态1053nm钕玻璃激光放大器(英文)

介绍了所研发的一台放大纳秒激光脉冲的高光束质量钕玻璃激光放大器。该放大器采用了多级LD泵浦与液晶空间光调制器进行整形相结合的技术,光束传输遵循抑制衍射、主动控制与补偿及空间滤波的原则。在重频为1 Hz时,将注入的3 ns、1 nJ的方形激光脉冲能量放大到115.3 mJ,能量净增益109倍,输出激光的能量分散度小于2%,光束的近场调制度小于1.23:1,远场光斑的角漂移小于9.8μrad,远场光斑的衍射限小于2DL。     

新型板条激光器的离轴混合腔模场计算

报道了一种新型双板条离轴混合腔激光器。这种激光器结构通过改变传统的冷却方式和采用特殊的谐振腔设计，将使从第一块介质板条高温一侧出射的激光对称地进入另一块板条的低温一侧，从而可对由于温度分布不均匀造成的波面畸变进行一定程度的自校正，减少热效应的影响，可望提高激光器的输出功率和光束质量。利用快速傅里叶变换（FFT）对这种激光器的近场、远场以及相位等模场特性进行了数值计算。分析了波面畸变对输出光束质量的影响，并与常规双板条激光器进行了比较，结果表明这种新型双板条离轴混合腔激光器可以实现一定程度的波面畸变自补偿，从而获得更好的输出光束质量。     

激光束的实时空间整形方法

在高功率激光系统中,激光光束的传输与放大,需要对输出的激光光束整形,包括对激光束几何形状与光强分布的整形,才能有效地控制光束质量,提升激光系统的输出功率。目前,通常的光束空间整形方法是采用针对特定输入光束(如均匀或高斯光束)的切趾光阑(如锯齿、波纹光阑)或结合空间滤波进行光束空间整形,而实际输入的光束并非是这样的理想型光束,所以上述方法在光束的空间整形中存在一定局限性,因此,研究实时、可调的光束空间整形尤为重要。对此,本文提出了对激光束进行实时、可调控的激光束空间整形的新方法,实时产生与入射光束相关的软边切趾光阑,结合空间滤波,获得所需形状的近"平顶"光强分布的近场光束。数值模拟结果表明新方法可以对实际激光系统的光束实现实时、有效的整形。     

激光光束传输特性分析─—等效波面曲率半径法

本文提出了利用光束等效波面曲率半径,并结合束宽及远场发散角来测量分析激光光束传输特性的方法,能以较高的精度确定激光光束的束腰位置z0,束腰处的束宽D0及激光光束质量传输因子M2.这是一种可用于连续,重复频率脉冲及单脉冲激光光束传输特性的分析测量方法。文中还给出了实现这一方法的具体测量方案。     

输出功率大于700W的高功率板状激光器

输出功率大于７００Ｗ的高功率板状激光器板条状的激光介质，在宽度和长度方向被闪光灯以面泵浦方式从两面均匀照明，理想情况下，只剩下厚度方向的热梯度。激光束以“之”字形光路在板内按全内反射传输，从而补偿热畸变，改善光束波面，获得高平均功率下的高亮度激光。本...     

高能激光器波前预补偿技术研究北大核心CSCD

随着高功率激光技术的发展,目前的以高功率反射式变形镜为核心的波前校正装置只能通过增大口径来避免反射面损伤,还难以解决连续工作加热时的镜面形变问题。本文拟采用低功率变形镜在信号光阶段进行预补偿,达到高功率激光光束质量校正的效果。首先介绍了高能信号光预补偿技术的补偿原理、方法,然后在板条固体激光器输出功率分别为30W和3000W时进行了波前补偿实验,通过预补偿方法激光远场光束质量得到明显的改善和提高:在激光器输出功率为30W时,光束质量从β=10提高到β=15;在激光器输出功率为3000W时,光束质量从β=10提高到β=3,此外,本文还对非平面波前的信号光传输技术以及信号光预补偿技术的校正策略开展了相应的研究与试验。与传统的自适应光学校正方法相比,信号光预补偿技术可以从根本上摆脱强激光对变形镜的加热和损伤问题,无限的扩展了光束净化系统的功率限制。     

用透镜阵精测大口径激光束的波前曲率

描述利用透镜阵精测大口径激光束波前的曲率。测试精度达焦深量级。得到的结果与以往采用的网格投影法和剪切干涉仪法相比,判读精度有明显的提高。     

Shaped-beam horn-reflector antennas

A design method for a horn-reflector antenna, which has a beam of arbitrary cross section, is developed. To show the effectiveness of the design theory, the measured data of an electrical model of Japan's domestic communications satellite antenna of this type are shown in comparison with calculated results. The design theory is based on geometrical optics, and is applicable not only to a horn-reflector antenna, but also to any reflector antenna. At the first step of the design theory, the shape of the wavefront near the aperture is determined to correspond to desired beam shape. The shape of the reflector is then determined by the law of the optical path.     

激光棒波前畸变测试仪

介绍了自行开发的移相式数字波面干涉仪的原理和特点 ,仪器主要用于激光棒材料波前畸变测试 ,仪器口径为 30mm ,精度优于λ/ 2 0 ,重复性优于λ/ 5 0。仪器硬件具有四个特点 :变倍、调焦、光通量控制、调整和测试转换 ;软件包建立在WINDOWS98平台上 ,进行干涉图采集、处理、波面图形绘制。输出结果形象直观 ,整个操作简单方便快捷 ,测试过程 2 6s。仪器还可测量晶体材料折射率均匀性、晶体元件面形、角度、平行度等。通过测试比对 ,数据与ZYGO结果一致     

基于Zernike环多项式的环孔径波面拟合方法

波面拟合分析是干涉测量技术中数据处理以得到所需信息和结果的一个重要环节。提出了一种通用的圆和环孔径波面拟合分析方法,选用在单位环域里正交的Zernike环多项式为拟合基函数。对比分析结果不仅表明了所提出方法的有效性和通用性,而且显示出该方法可解决通常的基于Zernike圆多项式干涉图处理软件在拟合分析环孔径波前时存在的问题。     

Optical beam direction compensating system for board-to-board freespace optical interconnection in high-capacity ATM switch

In interconnections between bookshelf-assembled asynchronous transfer mode (ATM) switch boards, a large number of micro-optical signal beams can be optically interconnected by a beam direction compensating system using a vertical cavity surface emitting laser, an x-y beam positioning sensor and a beam deflector made of an adjustable liquid prism. This beam direction compensating system can suppress the decrease in coupling efficiency between transmitters and receivers to no more than 15%, even if boards are inserted and extracted repeatedly, and are shocked repeatedly at a high intensity of 100 G. The compensation is very fast (20 ms). Furthermore, various optical interconnections necessary for ATM switching networks can be achieved by beam deflectors of a liquid crystal microprism array. In this preliminary study, we fabricate no more than eight-channel optical interconnections. However, since one surface emitting laser diode can have many channels in a small area (64 channels per 4 mm²) and the aperture of this adjustable liquid prism is wide (28 mm in diameter) and uniform, a huge number of optical interconnection channels is possible using this system     

光斑图抑噪预处理的方法研究

为了提高光斑的质心探测精度,要对采集的光斑图在质心位置确定之前进行抑噪预处理,采用5种常用的图像处理方法对光斑图进行抑噪处理。仿真和实验结果表明,两种非线性滤波算法效果最好,极大地提高了质心探测精度,为波前相位探测中的数据处理提供了有益的参考。     

激光束的像散补偿

提出了两种补偿激光束像散的方法:控制面形公差的正负号和插入倾斜球面透镜。导出了相应的计算公式,计算值和实验结果良好地符合。     

超连续谱激光光束质量评价及提升方法

针对超连续谱的光束特性,分析了各种光束质量评价方法对超连续谱激光器输出光束质量评价的适用性,并综合各个评价方法的优缺点,找到一种最适合超连续谱光束质量的评价方法。要提高超连续谱激光光束质量,可以从两方面入手：一种是将光束的强度调整成为近高斯分布,另一种方法是补偿光束波前像差。对强度的补偿方法为增益导引效应,对波前像差的补偿方法有相位共轭镜、可变形镜等技术。利用球差校正板对球差进行补偿,也可以提高光束质量。     

Thermooptical compensation methods for high-power lasers

Thermally induced optical effects can be exploited to generate adaptive optical devices such as self-adjusting lenses. An adaptive lens in a resonator can be used to compensate for the thermal lens in a high-power solid-state laser rod (LR) and herewith significantly improve the beam quality and increase the output-power range of solid-state lasers. With suitable materials and an appropriate design of the compensating device, resonators with self-balancing thermal lenses can be developed. In this paper, we review the material requirements for a self-adaptive compensating element and discuss a selection of suitable materials (glasses, liquids and curing gels) and schemes to compensate for the thermal lens of a Nd:YAG LR. Finally, we present a very simple and promising design of a thermooptically self-compensated laser amplifier.     

公里级湍流大气环境下光纤激光高效相干合成

光纤激光阵列光束相干合成可在提升输出激光总功率的同时保持良好的光束质量,进而提升激光亮度,是激光技术领域的研究热点。目前光纤激光相干合成实验已在实验室内获得了大量、良好的验证,然而在真实湍流大气环境下的长距离传输实验却开展较少,相干合成技术对湍流大气引入的相位畸变的校正能力尚需实验验证。目标在回路技术是实现长距离湍流大气环境下阵列光束到靶相干合成的重要方案,是近年来国际上的重点研究方向。基于自适应光纤准直器阵列和共形发射系统,搭建了6路光纤激光目标在回路相干合成系统,成功校正了湍流大气带来的相位畸变,实现了公里级作用距离、湍流大气环境下阵列光束在目标表面的相干合成。