超快光场与物质相互作用虚拟仿真实验平台

采用校企合作方式,与科大奥锐科技有限公司合作研发了超快光场与物质相互作用虚拟仿真实验平台.基于此平台,使用者可以了解激光器原理及操作、激光时频域及空间强度分布测量、超快激光脉冲测量物质超快动力学特性、物质高分辨率光谱测量等.该平台提供包含激光光源、光学元件、设备等大仪器库,面向使用者完全开放,使用者通过调取相关实验设备,独立搭建实验光路,改变实验仪器相关参量,真实呈现实验现象,并实现数据的提取与分析,体现了在超快光学虚拟实验平台上的人机实时交互.该虚拟仿真平台的设计注重学习者认知规律、符合教育学实践操作的教育特点,有助于学习者充分掌握激光原理及激光光谱测量技术,并且学以致用,理论指导实验,实验提升理解.     

激光标线的原理和实验

根据几何光学知识分析了激光标线原理.理论和实验表明:激光标线长度与激光光束形状、光学元件形状及材料折射率有关.并讨论了激光标线向两侧扩展的原因.     

平面镜演示实验仪器的研制和成像分析

阐述了平面镜演示实验仪器的设计与制作、使用方法及观察到的实验现象,并从光学成像的角度分析和探讨了相应的物理原理.     

激光、激光技术 激光参数测量

TN2472006054035多模光纤用于激光线宽零拍测量法的原理和实验研究=Theoretical and experi mental study on self-homodyninglin-ewidth measurement using multi mode fiber[刊,中]/刘川(清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室.北京(1000840),刘阳…//光学技术.—2006,32(3).—346-348,352从理论上对零拍测量法测量激光线宽系统的分辨率进行了计算,并在理论和实验结果中证明多模光纤也可用于光纤延时零拍系统。实验建立起了1064nm、窄线宽、单纵模激光二极管泵浦Nd∶YVO4激光器的延时零拍多模光纤线宽测量系统,并通过这一系统观测…     

全息照相及其开拓

激光全息摄影技术集几何光学、波动光学和信息光学为一体,为光学的研究展示了美好的前景。本文给出了从激光全息照相到彩虹全息、θ调制、偏振光干涉等实验的原理和过程。     

Raman激光雷达探测气溶胶光学特性

介绍了武汉大学自行研制的Raman多通道激光雷达系统,给出了整个系统的设计原理及主要技术参量.详细描述了利用Raman激光雷达原理反演大气气溶胶消光系数、后向散射系数和激光雷达比等光学特性的方法,并对求解消光系数过程中的关键部分做了讨论分析.同时对武汉上空对流层低空大气气溶胶、云以及边界层等光学特性进行了实时探测反演.实验结果表明:该Raman多通道激光雷达系统在夜晚对低空气溶胶的垂直分布特性具有较好的探测能力,工作性能可靠.     

Raman激光雷达探测气溶胶光学特性

介绍了武汉大学自行研制的Raman多通道激光雷达系统,给出了整个系统的设计原理及主要技术参量.详细描述了利用Raman激光雷达原理反演大气气溶胶消光系数、后向散射系数和激光雷达比等光学特性的方法,并对求解消光系数过程中的关键部分做了讨论分析.同时对武汉上空对流层低空大气气溶胶、云以及边界层等光学特性进行了实时探测反演.实验结果表明:该Raman多通道激光雷达系统在夜晚对低空气溶胶的垂直分布特性具有较好的探测能力,工作性能可靠.     

运动粒子全息测试仪

本文论述了用序列脉冲激光在4F光学系统中测量各种情况下的喷雾粒子大小、分布及运动速度的同轴全息和离轴全息方法。并讨论了仪器的结构原理,特点。文章共分了四个部分: 1)用4F光学系统测量微粒子的基本原理。 2)光学系统结构的特点。 3)红宝石脉冲激光光源。 4)仪器的组成及性能指标。     

剩余反射在激光主动探测中的适用条件分析

阐述用激光主动探测的原理及实验技术。以红外光学系统为例,运用矩阵光学追迹法对光学系统中各镜片的回波强度、分布及影响因素作定性、定量分析,并用实验加以验证。研究结果表明,回波强度受探测距离、扫描激光光束的入射角等因素影响非常大。例如,在主动扫描装置与被探测观瞄仪器相距约1000m、扫描光束的入射角从0rad增大到0.18rad时,光学系统的前两块透镜表面所产生回波能量与发射脉冲能量之比由理想条件下的28.4%下降到0%。     

基于边缘技术的大气激光通信原理研究

介绍了利用边缘技术检测激光频率信号，实现大气激光通讯的原理。描述了利用碘分子滤波器作为边缘滤波器的原理性实验系统，并介绍和分析了实验结果。基于边缘技术的通讯系统拥有很窄的光学带宽和很高的激光频率稳定性，系统的光学信号带宽在400MHz以内，并且接收系统仅对激光信号的频率敏感，可以剔除大气中绝大部分的干扰。对于原理实验的不足之处，文中进行了初步的探讨。     

一种全方位激光束检测仪

基于单平板的两种旋转特性（绕表面中心法及绕入射光束光轴旋转）作者提出了一种任意剪切方向的全方位剪切干涉仪，这不仅对于旋转对称发光，尤其对于非旋转对称激光束的定量检测具有十分重要的应用价值，文中描述了该仪器原理，参数及应用实例。     

扩束准直光学系统中光学元件失调对高斯光束传输变换的影响分析

基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式, 以高斯光束为激光束模型,推导了激光光束通过失调扩束准直光学系统的传输公式,分析了光学元件失调对扩束准直光学系统输出光束传输特性的影响,并在此基础上进行了仿真。实验结果表明,高斯光束通过失调扩束准直光学系统时,出射光束变为偏心高斯光束,光学元件失调程度越大,输出光束越偏离光轴,光束质量越差。在同样的失调下,长焦距光学元件对输出光束影响更大,因此在激光扩束准直光学系统中,调整长焦距光学元件更为重要。     

Optimum design of aspheric collimation lenses for optical antenna system

Three kinds of aspheric collimation lenses for optical antenna have been design by optimization. The aspheric cylinder collimation lenses with aspheric surfaces (such as elliptic, hyperbolic and parabolic marginal profiles) have been researched for the semiconductor laser beam with the characteristic of dot emitting source. Based on genetic algorithm and the optimization toolbox of MTLAB, the divergence angle has been optimized. The collimation divergence angle is less than 115 μrad has been measured by laser beam analyzer. This optimum design laser beam collimation lenses as a pre-collimation system can be used for optical antenna system. And it can be widely used in modern space laser communication.     

漂移量反馈控制式激光准直方法

提出一种集光纤准直与光束漂移量反馈控制准直技术于一体的激光光束准直方法 ,它是在单模光纤对激光器出射光束漂移量进行初级准直的基础上 ,进一步对光束的漂移量进行反馈控制 ,进而提高出射光束的方向稳定性。准直系统中利用漂移量分离光路和光电检测系统对光束的平漂量和角漂量进行了分离检测 ,并各自构成相应的光束空间平漂量反馈控制系统和光束空间角漂量反馈控制系统 ,减小了平漂量和角漂量反馈控制中的相互耦合。引入单模光纤使激光器与光束漂移量反馈控制准直系统相隔离 ,减小了激光管热源温度变化等因素对准直系统的影响 ,同时还便于准直系统使用中的安装布置。上述方法的应用 ,提高了准直精度及准直效率。实验表明目前该方法准直精度可达 0 .7× 10 -7rad。     

准直透镜反射光引起的一个问题

准直透镜主要用于产生平行光束然而,由于其表面的反射作用,在准直后的平行光束中,还存在一束会聚光束这会聚光束与平行光束相比虽很微弱,但在其会聚点附近具有较高的强度,在安排光路时应注意避开它,否则会带来某种程度的干扰本文讨论了这种反射光对全息记录带来的影响和应注意的问题,并根据衍射理论导出了反射光的会聚位置,结果与实验符合甚好.     

基于激光准直直线度测量方法的研究

介绍了用半导体激光器、单模光纤准直激光束作为测量基准轴线,四象限光电器件作为位置传感器,并由单片机进行数据采集、处理与测量结果显示的直线度准直仪。通过稳定性实验、重复特性实验和双频干涉仪比对实验,验证了本直线度测量系统的可行性。实验结果表明,测量系统实现的测量精度为(1.0+2×L)μm(L为准直距离,单位为m),测量范围为10m。     

半导体激光器堆栈填充因子对慢轴光束准直的影响

为实现基于微透镜阵列的高功率半导体激光器堆栈光束整形,对带有快轴准直透镜的高功率半导体激光器堆栈慢轴光束准直技术进行研究。在慢轴光束准直理论分析基础上,着重研究了慢轴填充因子对其光束准直的影响,并对不同填充因子的半导体激光器慢轴光束准直方案进行了分析。针对实际使用的填充因子0.5的高功率半导体激光器堆栈采用以Bar条为单元进行整体准直设计,并采用基于空间扫描法的发散角测试装置对慢轴准直后剩余发散角进行测试,实现准直后剩余发散角半角2.12°,实验表明该准直方法的有效性。     

激光变焦扩束光学系统设计

主要介绍了激光变焦扩束系统的设计方法。以高斯光束的准直原理为基础,采用一个倒置的望远系统建立系统物理模型和微分方程,分析得到系统中变倍补偿组件的运动轨迹。然后以二组元变焦系统为例,在理想光学系统的基本目标参数上加入具体的光学参数,并利用软件优化校正像差,设计得到了一种结构紧凑,光束准直性好且成本较为低廉的变焦扩束光学系统。     

Beam deflection and isolation in laser amplifiers

A new beam deflection and collimation technique is described which utilizes transverse gain variations in laser amplifiers. This method may be used to achieve beam mixing or optical isolation between the stages of an amplifier chain. Results with a CO₂ amplifier are decribed.