高功率激光传输过程中散射点对光束质量的影响

为了研究高功率激光传输过程中不透明颗粒引起的光束调制,通过分析这些不透明颗粒的形状和分布特点,建立了位置呈随机分布的高斯状散射点模型,从光束的衍射理论和干涉叠加理论出发,得到该模型下散射点对传输光束质量影响的解析式。数值分析了高斯状散射点的大小、密度、散射面积比及其传输距离对输出光束的近场分布、位相分布和光束透过率的影响,结果显示亚毫米量级散射点的衍射效应引起最大调制可达1．4,光学元件散射面积比小于0．003时才能满足元件透过率大于99．5％的需求。该结果可用于评价高功率激光装置光学元件的加工状况,并对光学元件加工要求和激光装置的洁净度要求有指导意义。     

Studies of beam propagation characteristics on apertured fractional Fourier transforming systems

Based on the principle that a rectangular function can be expanded into a sum of complex Gaussian functions with finite numbers, propagation characteristics of a Gaussian beam or a plane wave passing through apertured fractional Fourier transforming systems are analyzed and corresponding analytical formulae are obtained.Analytical formulae in different fractional orders are numerically simulated and compared with the diffraction integral formulae,the applicable range and exactness of analytical formulae are confirmed. It is shown that the calculating speed of using the obtained approximate analytical formulae,is several hundred times faster than that of using diffraction integral directly.Meanwhile,by using analytical formulae the effect of different aperture sizes on Gaussian beam propagation characteristics is numerically simulated, it is shown that the diffraction effect can be neglected when the aperture size is 5 times larger than the beam waist size.     

Studies of beam propagation characteristics on apertured fractional Fourier transforming systems

Based on the principle that a rectangular function can be expanded into a sum of complex Gaussian functions with finite numbers, propagation characteristics of a Gaussian beam or a plane wave passing through apertured fractional Fourier transforming systems are analyzed and corresponding analytical formulae are obtained. Analytical formulae in different fractional orders are numerically simulated and compared with the diffraction integral formulae, the applicable range and exactness of analytical formulae are confirmed.It is shown that the calculating speed of using the obtained approximate analytical formulae, is several hundred times faster than that of using diffraction integral directly. Meanwhile, by using analytical formulae the effect of different aperture sizes on Gaussian beam propagation characteristics is numerically simulated, it is shown that the diffraction effect can be neglected when the aperture size is 5 times larger than the beam waist size.     

高功率激光装置中局部波前畸变的非线性传输

 根据高功率激光装置中强激光束传输的特点，建立了描述光束通过光学元件时引入的局部波前畸变模型，并利用纹波传输的线性化处理方法，研究了带有局部波前畸变的高强度光束的传输规律。以一个连续的非增益激光介质为例，用该模型进行数值模拟，给出了不同空间尺度的局部波前畸变的频谱分布、不同空间频率的纹波引起的振幅非线性增长曲线、不同B积分的非线性增益随光束传输距离的变化曲线,光束振幅非线性增益达到最大时光束的传输距离和标准传输距离不同时由局部波前畸变引入的振幅分布。研究表明为了防止光学元件损坏，应避免光学元件表面出现半径为0.5~2.0 mm的局部瑕疵。     

光学膜层缺陷分布特征对损伤行为的影响

 对多层介质反射膜与单层化学增透膜的损伤形貌、损伤过程及膜层的吸收特性进行了实验研究。结果表明：缺陷除了可以从其形态和光学特征分类外,还可以按缺陷的功能来划分,即以缺陷的损伤阈值来区分不同缺陷的抗激光损伤能力。通过对缺陷吸收率的测量,表明膜层的损伤阈值与缺陷的分布密度和热吸收具有显著的一致性。通过对损伤阈值分布曲线研究,可以有效地对缺陷进行分级判断,从而分析光学元件表面功能性缺陷的分布状况。     

355 nm皮秒激光辐照下熔石英的损伤特性

利用光学元件激光损伤测试平台,测试了355 nm皮秒激光辐照下熔石英光学元件的初始损伤及损伤增长情况,并通过荧光检测分析了损伤区缺陷。研究结果表明:皮秒激光较高的峰值功率导致熔石英损伤阈值较低,前表面损伤阈值为3.98 J/cm2,后表面损伤阈值为2.91 J/cm2;前后表面损伤形貌存在较大差异,后表面比前表面损伤程度轻且伴随体内丝状损伤;随脉冲数的增加后表面损伤直径增长缓慢,损伤深度呈线性增长;皮秒激光的动态自聚焦和自散焦导致熔石英体内损伤存在细丝和炸裂点重复的现象;与纳秒激光损伤相比,损伤区缺陷发生明显改变。     

低T_g双功能型光折变聚合物的合成及其光致发光特性

以不同比例的重氮盐分别与聚双(N-羟基己氧基咔唑)磷腈(P-1)进行偶合反应,得到了一组以咔唑和对硝基偶氮咔唑为官能团的双功能型光折变聚合物P-2,P-3和P-4,用31 P NMR,1 H NMR,IR,TG,DSC和UV-Vis光谱对该组聚合物进行表征和分析,以325nm的激发波长对P-1,P-2,P-3和P-4进行固体荧光稳态发射光谱的测试。结果表明,该组聚合物具有良好的热稳定性(Td≈300℃)和较低的玻璃化温度(Tg≈30～40℃),P-1具有良好的荧光活性,硝基的引入,导致P-2,P-3和P-4的荧光发生不同程度的猝灭,咔唑与对硝基偶氮咔唑的数量及其空间分布排列的都会对其荧光性能产生影响。     

1700 线/mm镀金光栅的拼接理论和实验研究

提出了一个能够实时地监控拼接光栅状态的方案；理论上论证了氦氖光不能用来实时监控1740线衍射光栅的光栅拼接实验；提出了一种选择监控光波长的方法，使得拼接光栅的各种误差对于主光束和监控光的影响是一致的，并且通过实验进行了验证. 关键词： 拼接光栅 刻线密度误差 实时监控 光栅对压缩池     

单程拼接光栅压缩池系统中光栅缝隙的衍射效应

利用傅里叶光学方法，建立了一个基于远场的高斯光束数学模型.该模型能够分析单程拼接光栅压缩池系统中拼接光栅的缝隙对远场时空特性的影响.数值模拟得到了不同系统参数时远场时空特性关于缝隙宽度的变化曲线.揭示了光栅缝隙对远场的影响规律：对于双光栅拼接的压缩池系统，若只是压缩池中第二块光栅为拼接光栅，则光栅缝隙导致远场时域略微变窄；若压缩池中的两块光栅都是拼接光栅，则缝隙导致远场时域展宽或者变窄，依赖于入射脉冲的傅里叶变换极限型脉宽大小；光栅缝隙对于远场强度分布的影响是导致中央主峰能量下降，并且出现两个子峰，子峰的峰值随缝宽的增大而增大.     

基于鬼像和像差分析的高功率激光装置透镜设计

为了设计能够满足高功率固体激光装置需求的空间滤波器透镜,采用矩阵光学方法,分析光束经过单透镜传输时剩余反射形成各阶鬼像的过程,得到鬼像位置与透镜曲率半径的关系式.该关系式表明,透镜的曲率半径设计可以控制鬼像所在的区域.根据高功率激光装置光路排布的特点简化鬼像分析,利用自行开发的鬼像追迹软件分析了主放大级鬼像分布特点.通过改变透镜的曲率半径和倾斜透镜这两种方式,基于鬼像规避和像差最小化两种原则,最终确定主放大级透镜曲率半径的最优选择为1:3弯月型,凸面朗向光学元件集中的方向.该方法可普遍应用于指导高通量复杂光学系统的透镜设计.