用于激光脉冲整形的任意电脉冲产生技术研究(英文)

为了实现整形脉冲调节的智能化,用计算机分别控制多个GaAs场效应管栅极偏压,并对场效应管产生的脉冲进行脉冲叠加,以控制整形电脉冲的形状;为提高输出整形脉冲的稳定性并减小触发晃动时间,优化设计了脉冲整形电路,结果表明:脉冲输出幅度1～5 V可调;方波脉冲输出宽度0～3 ns;脉冲前后沿分别为250 ps和350 ps;幅度稳定性:～4%(峰峰值) ;时域调整精度200 ps.     

能量倍增器法微波脉冲压缩

为了开展S波段能量倍增器脉冲压缩实验,对能量倍增器进行了冷测和热测工作,主要包括对能量倍增器的指标、参数的测量以及在高功率下对能量倍增器的输出功率、功率增益等参数的测量。实验中,完成了微波固态源系统的改造,研制了同步信号控制器,研究了输入输出脉冲宽度对输出峰值功率的影响,并对实验中可能的射频击穿问题进行了研究。在输入功率5 MW时,得到了功率增益7.122,输出脉宽260 ns,输出峰值功率35.35 MW。     

量子点半导体光放大器波长转换的Q因子特性

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转换器的Q因子特性的影响,并将得到的结果与相同条件下的输出消光比比较。结果表明:增大输入信号光功率,Q因子先增大后减小,并且在-12 d Bm时取得最大值8.819 d B;Q因子随着脉冲宽度的增加而不断下降;增大最大模式增益和有源区长度,Q因子增大。在实现波长转换的基础上,优化各参数数值,得到的Q因子达到16.680 d B,输出信号质量较好。要同时获得高的消光比和Q因子,提高输出信号的质量,必须选取适当的输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度。     

小信号脉冲抽运时掺铒光纤自发辐射的研究

自发辐射(ASE)是掺铒光纤放大器(EDFA)的重要噪声源,对于由EDFA构成的光纤激光器有重要影响。理论与实践证明,它与抽运方式紧密相关,所以研究脉冲抽运时掺铒光纤(EDF)的自发辐射有重要的学术价值。同时,脉冲抽运对于EDFA锁模激光器的研究也有一定意义。从理论和实验两方面研究了小信号脉冲抽运时,抽运脉冲宽度和幅度对于EDF的自发辐射特性的影响,得到了小信号抽运时输出ASE噪声平均值的近似解析解。研究发现,小信号脉冲抽运时输出信号的幅度与抽运脉冲的宽度成正比。这个新现象可用于脉冲宽度的全光检测。     

光参量啁啾脉冲放大的逆问题

针对光参量啁啾脉冲放大的逆问题,即如何在给定输出信号光脉冲波形的前提下,通过计算得到输入信号光脉冲波形,提出了相应的计算模型和方法.以分步傅里叶变换和四阶龙格-库塔法为基础,通过数值拟合等方法,建立了输入-输出信号光强之间的定量关系.分别以预期输出信号光脉冲为啁啾高斯脉冲以及具有特定形状的整形脉冲为例,通过逆算得到了相应的输入信号光脉冲波形.研究结果表明,该逆算方法具有原理简单、计算快速准确等优点,可为激光脉冲整形设计提供参考. 关键词： 光参量啁啾脉冲放大 逆问题 啁啾脉冲 脉冲整形     

大型短脉冲激光装置中脉冲前沿畸变效应的研究

阐述了短脉冲激光装置中脉冲前沿畸变效应的产生机理和可能的畸变源.利用Fourier光学方法,建立了一个基于单程压缩构型的研究脉冲前沿畸变效应的理论模型,分析不同种脉冲前沿畸变效应对于压缩器输出脉冲的近场时空特性的影响.基于此,对一个在建的大口径（300 mm）短脉冲装置中的各种畸变源（包括可编程声光光谱色散滤波器、透镜色差以及劈板等元件）进行了数值计算.研究表明：近场输出脉冲宽度显著加宽,输出脉冲前沿形状不同于输入时的畸变形状,只有中心部分区域的脉冲前沿形状与输入类似,该区域的大小由系统带宽决定. 关键词： 脉冲前沿畸变 角色散 单程压缩 透镜     

利用光纤中的非线性偏振旋转效应提高激光脉冲对比度

研究了用于提高激光脉冲对比度的全光纤结构脉冲清洁器(OPC)。对利用非线性偏振旋转效应(NPR)提高脉冲对比度进行了理论分析。计算了脉冲清洁器对主脉冲峰值透射率与入射角度和光纤长度的关系,模拟了输出脉冲波形和脉宽的变化,并对1053 nm波长的百皮秒入射脉冲进行了实验。主脉冲与连续背景噪声的对比度提高47.5 dB以上,主脉冲与预脉冲对比度提高16.94 dB以上,输出信号的连续背景功率和预脉冲强度均低于探测器的最小响应极限。主脉冲的峰值功率透射率达28.05%;脉冲宽度由92 ps压缩至64 ps,与理论预期相符。利用可变衰减加光电转化的方法测量了1 Hz重复频率的脉冲对比度及信号透射率,解决了利用自相关仪不易测量低重复频率信号的问题。采用灵敏度更高的测量方式将测得更高的对比度提升。     

全固态快沿脉冲源功率合成的设计与分析

全固态快沿脉冲源具有小型化、高稳定性、高重复频率、输出功率低等特点,为了克服单个脉冲源输出功率低的问题,利用ADS仿真软件建立了多节蛇形微带线结构的功率合成器,并用实验验证了功率合成的效果。利用两路高稳定度的脉冲子源作为功率合成的两路输入,通过该功率合成器使两路快沿双指数信号合成为一路快沿双指数信号,实现了功率的提高。实验中脉冲子源的幅度为1.1kV,前沿约为2ns,脉冲宽度为10ns;两路信号合成后,输出电压为1.6kV,前沿约为2ns,脉冲宽度为18ns。实验验证了该功率合成模块的可行性,该合成模块还可推广至多路的脉冲子源的功率合成,实现提高快沿双指数脉冲功率的目的。     

远程控制高时间分辨多通道脉冲发生器设计

基于FPGA为四分幅相机研制了高时间分辨的多通道脉冲发生器;该系统具有4个独立的输出信号,配合高压快门电路实现对分幅相机4个通道曝光时间和延迟的控制;采用FPGA内部计数方法实现各个通道输出脉冲的宽度和延时的精确调节,同时采用光纤通信的方式实现远程控制,并利用高速高压输出驱动接口提高了系统的输出能力;研制的同步脉冲发生器最小时间分辨可达4 ns、输出幅度可达7.5 V、传输距离大于10 km。     

40 Gb/s信号全光3R再生实验

提出一种新型40 Gb/s全光3R再生器方案。采用高精细度法布里-珀罗滤波器进行时钟提取。时钟提取前,通过高稳定光源对输入信号光波长变换实现信号光波长和法布里-珀罗滤波器梳状窗口对准;时钟提取后,接半导体光放大器(SOA)进一步消除时钟信号噪声。全光判决中,采用双半导体光放大器串联增大非线性性能,提高了判决门的响应速度。判决输出接窄带滤波器去除脉冲啁啾拖尾,减小码型效应。实验中,恶化40 Gb/s光脉冲信号通过全光3R再生器可以得到再生脉冲。输入恶化信号时间抖动大于5 ps,脉冲宽度大于16 ps,再生得到的信号时间抖动小于1.5 ps。再生信号相对于输入信噪比改善14 dB。连续稳定工作记录大于15 h。通过实验验证,这种全光3R再生器方案成功地实现了40 Gb/s信号的再生。     

LD-clad-pumped nanosecond Tm<Superscript>3+</Superscript> doped silica fiber amplifier at 1.99 μm

ALD-clad-pumped nanosecond Tm³⁺ doped silica fiber amplifier was reported that provided up to a 2-W average power output with a slope efficiency of 48.6% with respect to the absorbed pumped power. The input signal central wavelength was at 1.99 μm, with a 119.5-ns pulse duration and 5-kHz repeat rates. The pump sources were a 793-nm LD output with a 400-μm pigtail fiber. The gain fiber was D-shaped Tm³⁺ doped silica double-clad fiber with a diameter of 27.5/400 μm. The output amplified pulse and spectrum were in accordance with the input signal. This is the first report to the authors’ knowledge on the general experimental investigation of a LD-clad-pumped Tm³⁺ doped silica nanosecond-fiber amplifier at 1.99 μm.     

惯导输出模拟器设计

针对惯导组件产品测试中多种信号的输出,设计一种基于FPGA惯导组件输出模拟系统。以FPGA芯片为核心,在Quartus II软件开发平台上使用Verilog语言进行编程然后生成原理图,设计DDS(Direct Digital Synthesizer)信号发生器来输出48路脉冲信号,实现对4个惯导组件输出的48路脉冲信号模拟。在FPGA中采用Verilog硬件描述语言编写8串口发送代码生成原理图,实现对8个惯导组件输出8路串口数据的模拟。通过人机交互界面的按键和液晶对脉冲输出和串口发送的参数进行调节,实现脉冲输出和串口发送的设定。利用DDS技术设计48路脉冲较其他方法精度更高,利用FPGA的并行运算特点实现8路串口数据的并行发送。设计降低了各种测试信号连接时的复杂度,提高了测试信号的稳定度和惯导组件标定的效率。     

高强度飞秒激光脉冲在空气中的自压缩

利用高重复频率（1kHz）、吉瓦级飞秒激光脉冲实验验证了高强度飞秒脉冲在空气中的自 压缩现象，研究了入射脉冲在不同初始啁啾情况下经空气中聚焦成丝后，时域及频域特性随 入射脉冲能量的变化规律.实验结果表明，在无需后继色散补偿情况下，高强度飞秒脉冲仅 通过在空气中的非线性传输过程就可以实现脉冲压缩；在入射脉冲为负啁啾情况下，实验观 察到脉冲光谱及时域宽度同时得到压缩，并可获得比激光源所能提供的更短的近双曲正割型 变换限脉冲. 关键词： 高强度飞秒激光脉冲 自压缩 自聚焦     

直流固态继电器电磁脉冲失效模式实验研究

 采用电流注入法对某型直流固态继电器输入端与输出端的电磁脉冲损伤机制及失效模式进行了实验研究,结果表明：输入端注入电磁脉冲信号时,输出端会产生误动作,并可造成输入电路中三极管BE节产生短路损伤,导致输入端施加控制信号时输出端无法导通;输出端注入电磁脉冲信号时,可造成输出电路中MOSFET管的栅极和漏极产生短路损伤,导致输出端短路。     

Difference-Frequency Generation Among Ultrashort Optical Pulses in Quasi-Phase-Matching Waveguides

A theoretical model of ultrashort pulse difference-frequency generation (DFG) is presented and developed with quasi-phase matching (QPM) gratings in the undepleted-pump, unamplified-signal approximation. An analytic solution to a case of ultrashort pulse pumped DFG process, including group-velocity mismatching effects and input pulses with frequency chirp and time delay, is obtained. The influences of group-velocity mismatching effects and input signal pulse parameters on the conversion efficiency and output converted pulse characteristics are analyzed and discussed. The results indicate that the conversion efficiency is increased due to the enhancement of pump and signal interaction. The output pulse is inevitable compressed under pulsed pumping and can be compensated by introducing the initial frequency chirp and time delay.     

脉冲高电压测量不确定度评定

为开展脉冲高电压测量不确定度评定,分析了应用黑箱概念建立测量不确定度模型的方法,给出了脉冲分压器测量与标定的不确定度模型。依照不确定度传播率,对完善后的模型进行不确定度合成,并与通常采用的按照方差进行相对不确定分量合成的结果进行比较。计算结果表明:当不确定度模型中仅仅存在不同变量的乘除形式,或虽然存在加减项,但是其数学期望值为0,相对不确定度合成可以得到正确的结果。对通过测量2个电压间接计算电位差的方法以及用分贝表示衰减的不确定度合成开展分析,验证了相对不确定度合成的适用范围。在分压器标定实验中,为了减小信号源输出值的分散性对评定结果的影响,对电压比值开展A类不确定度评定,合成后得到分压比不确定度。     

Pulse amplification characteristics of multimode fiber amplifier

Under small signal situation, the analytical expression for describing the output signal emitted from an Yb³⁺-doped fiber amplifier with a Gaussian input pulse signal is deduced, by full considering both fiber guided modes’ propagation constant and filling factor, which depend on the signal frequency. Pumped by continue wave (CW) source, the analytical expressions of the small signal gain and each guided mode's output power are obtained. Based on these analytical expressions, the various intensity distributions of output pulses amplified by the fiber amplifier with different Gaussian input pulse widths are analyzed.     

电容放电式脉冲励磁电源研究

 针对大型直线感应加速器单次工作的特点，研制了一种电容放电式脉冲励磁电源。该电源利用电容器的储能特性，取代常规电源的变压整流滤波部分，先对其以小电流恒流充电，然后再以大电流恒流放电来获得直线感应加速器励磁电流。对这种电源进行了理论分析和模拟计算，模拟结果与实验结果基本一致。实验结果表明：这种电源能够脉冲工作，同时输入功率大幅度降低，在输出电流500 A，持续时间0.3 s时，输入功率400 W，输出功率25 kW，电流稳定度0.2%， 谐波小， 电流纹波小，所用电容器100块左右(33 mF)，经济上也可承受，是一种非常适合直线感应加速器的励磁电源。