基于激光主动探测的“猫眼效应”研究

 针对基于“猫眼效应”的激光主动探测技术在光电对抗中的广泛应用,建立了迎面观瞄光电装置光学系统反光指数数学模型,并结合探测组件建立了探测距离数学模型,模拟了反光指数与内部特性参数间的数值关系及探测距离与迎面观瞄光电装置主要参数间的数值关系。为了验证建立的数学模型的正确性,利用研制的激光主动探测装置,分别以2.5 mm、5.5 mm孔径角镜和25 mm、35 mm、56 mm孔径光电观瞄装置为目标,进行了最大探测距离模拟和验证实验,模拟值分别为1 290 m、1 656 m、866 m、1 919 m、1 226 m,实验值分别达到1 100 m、1 500 m、800 m、1 800 m、1 200 m。结果表明：最大探测距离模拟值和实验值有很好的一致性。     

双波长环形腔掺铒光纤激光器建模及模式竞争的仿真

利用Giles模型建立双波长环形腔掺铒光纤激光器模型,根据增益损耗匹配条件对1550 nm与1555 nm双波长的模式竞争进行了仿真。结果表明,在均匀增益加宽模型下,损耗谱的微小变化对激光的模式竞争过程有较大影响。当两模式各自的损耗与增益相匹配时,它们的输出功率相当; 但0.1 dB的随机损耗波动将导致两个模式输出功率的相对波动幅度分别达到9.59％和9.52％。当损耗长时间偏离匹配状态0.05 dB时,一个模式将逐渐减弱并最终湮灭,另一个模式得到增强。     

光纤脉冲堆积器的模拟分析

介绍了用于惯性约束核聚变(ICF)前端系统的光纤脉冲堆积器的基本原理.该堆积器对种子脉冲分束、延时、调幅、合束,最后整形出任意形状的脉冲.通过数值模拟分析了种子脉冲形状、脉冲之间的时延和相位差以及光学滤波对脉冲堆积波形的影响.结果表明,增大脉冲的上升沿和下降沿,控制相邻脉冲之间的相位差在π/2,并对输出脉冲进行光学滤波后能够获得上升沿小于100 ps、脉冲顶部起伏小于5%、时间准确度为100 ps的整形脉冲. 国家863高技术计划资助项目     

光频率调制法测量动态光栅瞬态反射谱特性

动态光栅的瞬态特性影响了单纵模掺铒光纤激光器的稳定性. 提出一种利用铒离子瞬态效应,通过对写入光施加快速频率调制测量动态光栅瞬态反射谱的新方法. 测量了线性结构动态光栅的瞬态反射谱,研究了注入光功率与端面反射率 对动态光栅响应特性的影响.结果表明, 3 m长的掺铒光纤形成的动态光栅半带宽为30 MHz, 与稳态理论值符合较好.光栅瞬态反射率相对变化随注入光功率增加和端面反射率增加而减小, 在小注入功率或低端面反射率时,最大的反射率相对变化值约为4%. 光栅建立时间随注入光功率增加而减小,当注入光功率大于4倍饱和功率时,建立时间小于1 ms. 使用双波混频过程可解释这一实验规律.     

An interferometric phase shift fiber Bragg grating sensing system with greatly reduced background phase noise

We presented an interferometric phase shift fiber Bragg grating(FBG) sensor, which inherited the advantages of FBG sensors, and, at the same time, the greatly reduced full-width-at-half-maximum bandwidth brought longer coherent length, higher sensitivity, and lower phase noise. Experiments show that at least a 7 dB reduction of phase noise can be achieved compared to FBG sensors interrogated by interferometer with the same optical path difference.     

像增强器综合测试用光源照度调变技术研究

为了获得微光像增强器综合性能测试中光源输出不同光照度,对传统的光源结构以及存在的局限性进行了分析.根据综合性能测试中对光源照度的不同要求,借助积分球对光线的漫反射作用和微度计控制光栏改变光输入量的连续性,解决了光源输出光照度大范围连续调变功能的问题,对改进后的光源照度输出范围及均匀性进行了测量,得到该光源的出射光照度为2.5×10-5 lx～680 lx,出射光均匀度为2.3%,该方法适用于像增强器的各种性能参数测试.     

锥形光纤模场直径极小值特征研究

模场直径是光纤波导基模的特征参量。单模光纤中的功率密度与模场直径成反比。随着光纤激光器单模输出功率的不断攀升,纤芯中的功率密度不断增加,过高的功率密度会使光纤波导产生光学损伤和热损伤。基于锥形光纤模场分布近似模型,研究发现不同参数的拉锥光纤模场直径最小值位置对应的归一化频点具有规律性。采用有限差分波束传播法（FD-BPM）对不同波长、不同数值孔径下纤芯直径和模场直径的对应关系进行模拟,结果表明:模场直径最小值位置在归一化频率1.8附近,与光纤参数和波长的选取没有直接关系。这个特征参数可为高功率激光在光纤中功率密度最大值位置的快速确定提供依据,也为光纤光学理论增加了新的内涵。     

应用于拖曳细线阵的光纤水听器研究

研制了一种直径为13 mm的空气腔推挽式双臂对称补偿结构的光纤水听器,介绍了该光纤水听器的工作原理,优化设计了光纤水听器结构。在小直径情况下,保证了较高的声压灵敏度,同时获得了较低的加速度灵敏度。实验测得在80～2500 Hz频段内,该光纤水听器的平均声压灵敏度为-142.5 dB,灵敏度的起伏小于±0.8 dB,加速度灵敏度小于-20 dB。实验结果表明,研制的空气腔推挽式双臂对称补偿结构的光纤水听器,能很好地满足拖曳细线阵的使用要求。     

掺铒光纤环形激光器中饱和吸收光栅瞬态特性引发跳模的实验研究

在掺铒光纤环形激光器中插入饱和吸收光栅是获得稳定单纵模激光的常用方法,但跳模难以完全避免.通过干涉仪动态相移解调法将光频跳变实时转化为相位变化,发现了一种由饱和吸收动态光栅的瞬态响应特性导致的跳模新机理.实验测量了由腔长快调触发的规则跳模,获得了跳模规律及成因.此种跳模发生在调制曲线斜率最大值附近区域,通常在相邻模式之间出现,跳模前移频量约为纵模间隔.在同等调制振幅下,抽运功率越高,触发跳模所需的光频调制频率越大,所需的最小移频量也越大.实验结果给出了振动和调制条件下激光器稳定工作的条件,这为设计激光器的隔振封装和确定频率调制工作模式下的调制范围提供了实验依据.     

光纤环形谐振腔中饱和吸收体光栅的数值模拟和特性分析

利用耦合非线性微分方程组求解饱和吸收体光栅(SAG)的损耗谱,得到了在无谐振腔时SAG参数与光栅带宽、中心频率损耗、边模抑制比等光栅滤波特性的关系。考虑谐振腔的存在,对SAG纵模边模抑制比进行修正,数值分析了优化区范围及优化程度。结果表明,当满足饱和吸收体长度约为腔内光纤长度1/3时,可实现平坦的边模损耗谱,且在小于由注入功率决定的掺铒光纤长度内,纵模的边模抑制比较无谐振腔时提高了0.3～0.6dB。采用扫频法初步验证了达到平坦边模损耗谱的条件。