激光显示中散斑的抑制

文章首先概述了散斑的形成机理,接着简述了在近场条件下通过降低激光的时间或空 间相干性来抑制散斑的许多方法,并具体分析了仅通过降低激光的相干性来减弱激光显示中散斑的缺陷。提出一种在远场条件下减弱散斑的两维扫描复面转镜,且详细说明了该转镜的工作原理,当合成的激光束通过旋转的复面镜时,移动的干涉条纹在屏幕上产生“沸腾”的散斑图样。最后以红光为例,说明了合成光束通过转镜时显示屏幕上散斑对比度的降低,显示了二维转镜有效地抑制了激光显示中的散斑现象。     

激光雷达在地面防空中的应用

隐身飞机对于电磁波有良好的隐身作用,但对红外线还无法隐身。通过分析对比,远红外激光雷达可有效地发现和跟踪隐身飞机。本文讨论了发展远红外防空激光火控雷达的设想,及其基本指标和主要技术问题。     

飞秒激光微加工:激光精密加工领域的新前沿

飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点,这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史,然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制,接着阐述了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理,重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等,最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战,指出了未来的研究方向。     

激光反射层析成像技术的研究进展

激光反射层析成像技术是一种通过不同角度下激光在物体深度方向的一维时间流信号积分重建目标二维轮廓图像的远距离成像技术,其重建图像的空间分辨率只与探测器的带宽、激光的脉冲宽度和噪声有关,与作用距离、光学接收孔径无关,是现阶段实现远距离空间目标探测的最可行手段。介绍了激光反射层析成像的基础理论问题、投影数据处理方法、图像重建算法、探测成像实验系统以及成像实验研究等问题,总结和对比了国内外的研究进展,探讨了需要重点解决的问题,并展望了激光反射层析成像技术未来的研究方向。     

微光图像随机瞬态激光增强技术研究

以改善微光电视图像质量和增加夜视系统所获取的战场信息量为目标,提出了微光图像随机瞬态增强技术。并设计了伪随机瞬态激光发射及近红外激光 视图像同步捕促控制电路。该技术能在现有条件下显著提高被动微成像系统输出图像对比度,提高了微光夜视 效视距。     

一种改善准分子激光光束均匀性的新型均匀器

准分子激光作为当前光刻装置的主要光源，要求其输出激光光束强度分布尽量均匀。为了改善其光束强度分布的均匀性，介绍了一种新型梯形棱镜式准分子激光光束均匀器。从理论上分析了其工作原理及设计加工要求，计算了最佳均匀截面位置，并与普通棱镜均匀器进行了比较。实验中根据经梯形棱镜折射后光束能量在中间较强光束的本底基础上进行三分互补叠加的原理，实现了其与普通棱镜均匀器在二维方向上的组合使用；通过调节均匀器与接收屏之间的距离并同时记录每一位置处光束光斑的能量分布改善情况，确定了最佳均匀截面位置并与理论计算相吻合。利用其改善准分子激光器输出光束强度的分布，起伏优于4％，其均匀效果优于普通棱镜均匀器。     

Molecular Inorganic,Organic Crystalline,and Glassy Materials for Raman Laser Converters

The process of stimulated Raman scattering (SRS) allows to convert laser emission wavelengths of materials providing suitable molecular or lattice modes which contribute to the third order nonlinear optical susceptibility. SRS of known materials can produce Stokes or anti‐Stokes shifts in the range of about 100 to 3100 cm^–1. Renewed interest in this field emerged because of the discovery of SRS in crystals and glasses that contain molecular units exhibiting Raman active modes. Particularly, organic nonlinear optical materials used so far for frequency doubling and third harmonic generation seem to have a great potential for SRS applications. SRS laser systems are of interest in various fields including remote sensing of the atmosphere, which requires high peak‐power laser pulses at wavelengths that are difficult to reach by current all‐solid‐state lasers. For SRS there is no need to have acentric materials, therefore, many of the organic crystals and polymers showing pronounced χ⁽³⁾ properties may be reconsidered for a thus far unexplored direction in the manufacturing of all‐solid‐state laser frequency converters.     

Design and Fabrication of Low Beam Divergence and High Kink-Free Power Lasers

We report the design and fabrication of high performance high power lasers with emission wavelength from 800 to 1000 nm using a novel wafer structure, in which a graded V-shape layer was incorporated, to reduce the vertical far field (wafer growth direction) and to suppress higher order mode lasing. The structure offers the freedom to independently design the vertical far field and optical overlap with the quantum wells. An extremely low far field can be achieved, which still retains high optical overlap, allowing a low threshold current to be maintained. In addition, the structure can greatly enhance the laser kink-free power by suppressing or even completely eliminating higher order mode lasing, an extremely desirable property for high power single mode lasers.     

Ultraviolet laser delivery using an uncoated hollow taper

We demonstrate a simple grazing-incidence-based method for ultraviolet (UV) laser delivery and direct laser-to-taper coupling using an uncoated glass hollow taper. The taper serves as a mode homogenizer that converts the strongly multimode distribution of the input laser emission into a high-quality smooth profile at the taper output. An uncoated pyrex-glass hollow taper is used for direct launching, without any intermediate focusing elements, of UV laser emission from the third harmonic ( 355 nm) of a Q-switched Nd:YAG laser into the taper. The linear hollow taper provides a laser-to-taper coupling efficiency exceeding 70%     

激光电视的消干涉

由于背景干涉条纹的影响,在激光视频显示系统中,通常获得的激光视频图像不仅对比度降低,而且像质较差.通过采用多像素扫描法,成功地突破了投影显示方式的技术瓶颈,消除了这种显示方式产生的干涉条纹,使激光显示与传统显示方式相比在像质上有了很大的提高.通过对激光显示过程中激光形成干涉机制的深入分析和研究,提出了"多像素扫描法",并设计了相关装置.该方法既可以用来实现投影显示,又可用来消除激光干涉.多像素扫描法既克服了扫描式激光显示的技术缺陷又解决了投影式存在的激光干涉条纹问题,获得了很好的显示效果.实践表明,该方法为激光显示研究提供了一种切实可行的方法.     

半导体激光器端面抽运Nd:Ti:LiNbO3波导激光器理论与分析

用光束传播法（Ｂｅａｍ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）计算并分析了用半导体激光器端面抽运的１．０８４ μｍ ＮｄｖＴｉｖＬｉＮｂＯ３ 波导激光器输出功率的理论模型。用Ｎｄ３＋ 的原子复极化率来描述受激辐射光的增益与抽运光的吸收,且考虑到前进与后退光波的相互作用,给出激活媒质的粒子数空间反转分布,并修改了抽运吸收和受激辐射截面的取值,使之适用于半导体激光器从波导激光器端面抽运,计算值与实验值符合得很好。     

Laser Terahertz Emission Microscope

Developments of laser terahertz (THz) emission microscope (LTEM) systems are reviewed. Femtosecond lasers can excite the THz wave emission from various electronic materials, such as semiconductors, high-temperature superconductors, manganites, multiferroic oxides, etc., due to ultrafast current modulation. Limiting the topic to semiconductors, the current modulation is realized by acceleration or deceleration of photoexcited carriers due to the local electric field extrinsically or intrinsically induced at the laser illumination spot. Thus, LTEM has a potential to visualize the local electric field distribution and photoresponse without any contacts or damages. We have ever constructed prototype free-space type and scanning fiber-probe (SFP) type LTEM systems with transmission or reflection mode. The system performance of the SFP-LTEM has been greatly improved compared with that for the prototype one. The spatial resolution of the SFP-LTEM system has a minimum spatial resolution less than 3 mum , which is defined by the laser beam diameter. The compact SFP-LTEM system, in particular the reflection system, has the potential to be utilized for wide applications as well as various materials. In this review paper, we introduce the details of the LTEM systems and example applications for the evaluation of electric field distribution in integrated circuits and supercurrent distribution in high-temperature superconductors.     

基于ZigBee远程控制的激光光源系统

针对激光在生物神经科学研究中的应用,设计出了一种可遥控的脉冲激光器。这里介绍了以ZigBee为通信模块的脉冲源,具有集成度高、便携性强、体积小、成本低、工作稳定等优点。采用单片机为控制中心,利用相应的C语言程序,实现了电流脉冲宽度和脉冲频率的调节。该脉冲源用于驱动全固态半导体激光器,实现了距离为300米的遥控可调节脉冲,并由FC/PC光纤耦合输出。同时加入了恒温控制,保证了激光器的输出功率的稳定性,有效地延长了其使用寿命。该器件依托ZigBee自有的自组网技术,有着很好的应用前景。     

激光显示中散斑减弱的研究

简述了散斑的形成机理,具体分析了在近场条件下通过降低激光的时间或空间相干性来抑制散斑的方法,以及仅通过降低激光的相干性来减弱激光显示中散斑的缺陷。提出一种全新在远场条件下减弱散斑的超声光栅法,且详细说明了超声波减弱散斑的工作原理。当合成的激光束通过因超声波在液体媒介中的传播而形成的"位相光栅"时,激光发生衍射,通过一系列透镜将所有衍射光完全会聚到投影屏幕上,投影移动的干涉条纹在屏幕上产生"沸腾"的散斑图样,考虑到人眼的视觉暂留特性。散斑在人眼中得到均匀化。以绿光为例,说明了激光束通过"位相光栅"时,经过CCD相机和图像处理系统,显示屏幕上散斑对比度和光强的变化,显示了超声光栅法有效地抑制了激光显示中的散斑现象。     

高功率激光近场空域计算方法

为了使目前高功率激光近场空域的对比度和调制度评价更加科学化,在数值计算中采用图像分割灰度门限法,对CCD采集的原始近场图像进行信噪分割.用最大类间方差作为判断噪声阈值的主要依据,由噪声区域最大概率灰度值得到本底灰度,然后根据强度是否大于Iavg(1 5σ)值来判断是否存在奇异点.奇异点位置灰度值经8-邻域图像平滑处理得到.通过应用大量近场测量数据分析对比了调制度的两种计算方法,结果表明两种计算方法处理结果是一致的,并规范地给出了高功率激光近场空域评价计算方法.     

两级复眼式准分子激光微加工均束器的设计

介绍了一种两级复眼式均束器的设计。它不仅均匀效果好,传输效率高,输出光束截面尺寸连续可调,而且为掩模投影式准分子激光微加工系统提供了恰当的照明数值孔径,是准分子激光进行微机械、微光学、微电子等微细加工的优良照明系统。     

激光热效应对光束控制系统发射光束质量的影响

采用数值计算方法分析了较高能量密度激光在光束控制系统内所产生的热效应对远场光斑质量和能量分布的影响。激光传输由近轴波方程描述 ,采用像屏法和快速傅里叶变换技术求解。激光加热引起的气流扰动及气体介质密度变化采用完全的Navier Stokes方程描述 ,以便考虑各种不同因素的影响。Navier Stokes方程求解采用LU SGS分解技术。数值计算结果表明 ,在典型情况下 ,热晕引起的附加热相位会明显增大发射激光的发散 ,降低目标处激光能量集中度和远场光斑质量。这一方法还可扩展应用于其他气动光学问题研究     

印刷电路板激光投影成像照明系统均匀性分析

针对351 nm波长的XeF准分子激光器,自行设计了用于高精度、高产率、大面积且常规抗蚀剂曝光的印刷电路板(PCB)激光投影成像照明系统.根据准分子激光的部分相干平顶高斯光束(PCFGB)理论模型,对微透镜阵列器(MLA)均束的衍射特性进行了理论分析.由PCFGB分布函数、稳定光强输出的衍射角和菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,定量分析衍射效应对MLA均束的影响.理论计算表明,微透镜边缘发生菲涅耳衍射和微透镜产生的多光束干涉都能引起光振幅调制,只不过衍射产生的尖峰更明显地出现在光束边缘.同时,由数值积分得到的PCFGB曲线,发现9×9 MLA均束器既能保证多个微透镜产生光束叠加的均匀性,又最大程度地减少了衍射和多光束干涉效应.通过采取加正六边形光阑的方法,不仅能满足大面积无缝扫描光刻的需要,而且能剪裁由衍射引起的光束边缘尖峰.由ZEMAX光学设计软件模拟其效果,显示其加工窗不大于±2%.     

激光阵列光源角度多样性抑制散斑方法

搭建测试系统,对宽面源单管半导体激光器（LD）和其组成的二维阵列光源的远场散斑特性进行了测量。使用方形光阑对激光二极管发出的照明光斑进行选择,测试不同位置的光斑的散斑对比度,实验结果表明随着光阑的移动,不同位置处光斑的散斑对比度没有明显的变化趋势,光斑的散斑对比度与光斑的选择区域无关。实验中使用4颗LD组成二维阵列光源引入非相干光源和角度多样性,调节LD与屏幕之间的距离改变相邻LD入射至屏幕的光的夹角,固定CCD物镜相对屏幕的张角,实验结果表明只有当入射光夹角大于物镜相对屏幕张角时,测试的散斑对比度会降低一个1/M^1/2因子。     

激光远场CCD诊断仪

研制了一台高质量的激光远场CCD诊断仪（LFCD），准备用于实时监测φ250mm高功率激光系统的远场光学性能，以评价激光系统末端输出光束的可聚焦能力。用一台1．06μm连续输出的半导体泵浦固体激光器，扩束成φ360mm理想平行光源初检LFCD，获得此仪器的可聚焦能力优于1．2倍衍射极限，此弥散角内包含的能量占总光能的70％～80％。仪器的调焦精度≤±0．1mm，在聚焦镜焦深的范围之内。