随机相移激光的远场光斑研究

从理论上分析了激光经随机位相板变换后在远场的光斑特性(包括光斑的形状、大小、旋转对称性、衍射效率以及旁瓣分布),通过比较三种形状位相元(等边三角形、正方形和正六边形)的远场光斑特性,得知正六边形位相元结构的随机位相板更适合于激光聚变中的束匀化.     

偏振控制板对干涉斑纹的匀滑特性

对偏振控制板匀滑随机位相板产生的干涉斑纹的特性进行了理论分析和数值模拟 ,用叠加在光强包络上的斑纹对比度来评价偏振控制板的匀滑作用 ,结果表明结构最简单的二单元偏振控制板对远场光斑具有最佳匀滑效果。     

用于“神光Ⅱ”装置类环形光束整形的纯位相元件的研究

我国的"神光Ⅱ"装置为避免输出光束自身类似于自聚焦效应的独特光学特性对激光工作物质的破坏,采用了类环形光束输出.对于类环形光束的均匀化整形问题,我们利用自洽叠代与优化相结合的算法,采取一维圆对称方案,根据"神光Ⅱ"装置的实际波阵面与系统参数,设计了用于类环形光束均匀化整形的大口径连续型纯位相元件.设计中以4～8阶超高斯为外围轮廓,4阶超高斯为中心空洞轮廓,加以20%的随机调制,模拟了实际波阵面.文中详细介绍了纯位相元件的设计原理与方法,分析了该设计对于非理想波阵面的宽容度等问题,并且计算了不同条件下该设计的衍射效率.结果表明,该设计具有大口径(240mm)、高衍射效率(≥95%)、对于实际应用范围内(4～8阶)不同高斯阶数的入射光强均有很强整形能力等特点,满足了ICF系统对于激光驱动光源的苛刻要求,并且位相突变少,基本无突变线,实现了真正意义的连续型位相分布.(PG9)     

多光束干涉法观察位相物体

本文提出了一种观察位相物体简易方法－多光束干涉法。对以单色相干光和多色相干光为光源的多光束干涉法观察位相物体均作为理论分析，并给出了以单色相干光为光源的实验结果。实验和理论吻合得较好。本方法克服 以往观察位相物体的方法中出现的制作滤波器困难以及难以观察生物活体标准等缺点。     

用二元位相光栅进行激光束叠加的研究

基于标量衍射理论,系统探讨了二元位相光栅实现激光束叠加的理论和位相光栅设计方法,利用新型遗传模拟退火混合算法得到优化的光栅参数,给出其用于分束和耦合时的模拟结果,并讨论实际误差对位相光栅耦合效率的影响.二元位相光栅用于激光束叠加有结构简单,调节灵活的优点,可以有效地提高激光束的功率密度和系统的整体性能.     

位相板的制作及其在相衬法实验中的应用

为了制作用于相衬法实验的π/2相板,采用全息干版,通过控制其曝光时间及冲洗过程,使乳胶膜的厚度或折射率发生改变,从而调节位相的变化;采用双点光源干涉位相测量方法,检测并筛选出符合要求的相板,得到相板位相的2维分布图;将筛选出的有一定吸收的π/2相板作为相衬法实验的位相滤波器并置于透镜频谱面上,在像平面上所成的位相物体的像达到了预期的效果。结果表明,用全息干版制作相板的实验方案及工艺是可行的,且相板的位相与吸收率可以任意设计。这为设计、制作和检测相板提供了一种简单、廉价和快捷的实验方法及工艺流程。     

利用腔内位相调制改善固体激光器的光束质量

提出一种新的利用腔内位相调制的方法来改善激光器输出的光束质量。位相调制用铌酸锂 (LiNbO3 )电光晶体实现 ,所用激光器为连续氪灯抽运的Nd∶YAG激光器。实验结果表明 ,利用腔内位相调制的方法 ,可以有效地使多模激光变为具有均匀光强分布的近基模光束     

位相板紧贴全息图的加密记录

本文提出紧贴加密的新方法,将加密位相板紧贴全息干版,使全息记录的物光和参考光同时获得位相调制,不但提高了全息图的防伪能力,而且由于位相板紧贴全息图,解密时对位相板只需进行二维甚至一维的调节,即可获得原物光的共轭再现,避免了对位相板繁琐的多维复原调节,增强了实用性。     

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)     

大景深成像技术及其相移现象的控制

为了探讨三次方位相板在大景深CCD衍射受限成像系统中的作用和分析由三次方位相板引起的成像相移现象,采用原理对比分析及仿真实验的方法,得到了轴向离焦参数ψ和位相板系数α与成像系统调制传递函数及成像相移量s的关系函数,以及物方离焦量w为波长的0,50,150,300倍时普通成像系统与大景深成像系统的轮辐成像图。分析及实验结果表明,位相板以降低系统光学传递函数对轴向离焦量敏感程度的方式实现大景深成像,同时必然引起成像相移,且相移大小与景深放大倍数及位相板系数间存在一定对应关系。而适当控制景深放大倍数并合理选择位相板系数能够有效减小成像相移,获得满意的成像质量。     

激光束质量实时测量技术

提出一种新型光束质量实时测量技术,该技术主要基于由平板反射镜组成的多平面成像系统,一次性将激光束腰附近2倍瑞利距离内的多个光斑成像在同一个平面上,用CCD相机获取这些光斑的光强分布图样。通过图像处理获知接收到的光斑的光强分布。采用远场发散角、焦点尺寸、桶中功率比和M2因子四种光束质量评价标准对激光光束质量进行评价。利用该方法实时测量了高能钕玻璃双板条激光器的输出光束。     

有振幅调制和位相畸变光束的聚焦特性

用广义惠更斯－菲涅耳衍射积分和统计光学方法对有振幅调制和位相畸变光束的聚焦特性作了详细研究，并对有位相畸变光束的光束质量Ｍ２因子作了分析     

相位调制双曲余弦高斯光束的梯度力

分析了同心分区相位板对双曲余弦高斯光束的梯度力的调制效应。模拟结果表明相位板可以调节焦点区域梯度力的分布,通过改变相位板的各个区域半径的大小,可以改变梯度力的分布形式,同时会出现多个光陷阱,光陷阱的形状也会发生非常明显的变化,改变相位板的相位变换量,可以使光陷阱移动,相位变换量从π增大到2π的过程中,其梯度力的演化形态和光陷阱的移动方向与相位变换量从0增加到π的过程中梯度力的演化形态和光陷阱的移动方向相反,这种相位板可用于构建可控光镊。     

M2M应用浅析

在"两化"融合的大背景下,M2M面临前所未有的发展机遇.本文从M2M定义出发,着重介绍了全球及国内M2M业务发展的最新情况、趋势以及其主要应用领域,分析了影响M2M快速大规模推广的主要因素,在此基础上对国内发展M2M业务提出了建议.     

非傍轴厄米-正弦-高斯光束的特性

为了研究厄米-正弦-高斯(HSiG)光束在非傍轴情形下受参量影响的特性,基于光强二阶矩理论,经过一系列复杂的数学计算,得出了非傍轴厄米-正弦-高斯光束的远场发散角、束腰宽度以及光束传输因子的解析式,并通过数值模拟,得到了它们与离心参量的关系。结果表明,在束腰宽度与波长比取值逐渐减小时,随着离心参量趋于0,当阶数为奇数和偶数时.发散角分别趋于63.435°和73.898°。束腰宽度和光束传输因子随参量的增加呈现较大的起伏,非傍轴情形下的光束传输因子取值与傍轴情况有很大的不同,其受参量影响不仅可以小于1,甚至趋于0。     

傍轴黎曼几何光学．Ⅳ．两种光束质量因子

引用光流体模型［２］的光束径向能量的不变积分分别讨论了光束波面畸变和振幅分布不均匀对光束质量因子Ｍ２的影响；引入了光束质量因子的两种新定义，并讨论了这两个新质量因子与Ｍ２的关系。     

光束质量稳健估计非线性拟合求解方法

激光光束质量M2因子在测量过程中,数据不可避免的存在随机和非随机两类误差,为了减小测量过程中受到误差的影响以提高系统的测量精度和稳定性,针对不同误差影响进行分析并提出相应的解决方法。在随机误差情况下,对传统双曲线拟合的正规方程组解法进行了改进并提出了加权拟合的正规方程组解法;而对于非随机误差情况,双曲线拟合尚未发现有效的解决方案,为此提出了基于稳健估计的双曲线拟合方法,并对此进行了深入的理论研究。实验表明,在数据存在非随机的情况下采用稳健估计的方法,可以克服非随机误差对参数估值产生的影响,使其拟合优度接近最优值,稳健估计的误差要比正规方程组的误差低一个数量级。因此,稳健估计可有效地提高测量M2因子的测量精度,对评价光束质量方面有着重要的应用价值。     

GSM光束经过角棱锥之后光束质量的改变

本文从Wigner分布函数出发，计算GSM（GaussianSchell－Model）光束经过角棱锥之后光束质量因子（M2因子）的变化。结果表明，经过角棱锥之后，光束质量因子的增量依赖于输入的光束半径、角棱锥材料的折射率和角棱锥角度。     

光学组合半导体激光器输出光束特性研究

为了评价光学组合半导体激光器的输出光束性能,采用两种方法从理论上分析了光学组合半导体激光器的输出光束的光束传播因子.第1种方法与传统堆栈式半导体激光器的光束质量评价方法类似,通过几何光学得到光束束宽;第2种方法采用管芯光强分布的类高斯模型计算输出光束的二阶矩进而得到光束束宽,最后均得到输出光束的光束传播因子与激光条单元数及激光条包含管芯数的关系.进行了3个激光条组成的光学组合半导体激光器的实验,获得输出功率120W,功率密度209W/cm2,光束平均间距1.1mm,整体光束传播因子M2=197.对比了两种方法及实验结果.结果表明,这两种方法可以用来估算光学组合半导体激光器的输出光束质量.     

孔栅分束镜测量强激光远场光束质量的研究

论述了孔栅镜光束衰减和取样的原理及特点,用此法对高功率连续CO2激光器远场光强分布进行了检测,给出了光强空间分布。算出了光束的焦斑半径、远场发散角,并通过M2参数对光束质量作了评估。