应用统计光学方法分析位相畸变光束的倍频转换

主要介绍了一种对位相畸变光倍频的描述方法,具体从统计光学观点出发,针对高斯型随机位相畸变,在薄晶体近似下,分析位相畸变光束的倍频转换过程,给出了基波、倍频波随位相畸变特征量变化的理论模型和数值计算结果,可为高功率激光器和倍频器的设计提供理论依据。     

可调谐位相型光瞳滤波器的横向光学超分辨和轴向扩展焦深

为克服传统光瞳滤波器的缺点，实现系统光学超分辨性能的可调谐性，设计了一种新型可调谐的位相型光瞳滤波器.该光瞳滤波器包括两个λ/4波片和置于其间的λ/2波片，其中λ/2波片分为两个可作相对旋转的区域.研究结果表明，通过旋转λ/2波片的任意一区域不仅可以实现系统横向光学超分辨能力的可调性，而且可以在横向分辨能力提高的同时实现光学系统轴向焦深的扩展以及轴向焦移.     

可调谐位相型光瞳滤波器的横向光学超分辨和轴向扩展焦深

为克服传统光瞳滤波器的缺点,实现系统光学超分辨性能的可调谐性,设计了一种新型可调谐的位相型光瞳滤波器.该光瞳滤波器包括两个λ/4波片和置于其间的λ/2波片,其中λ/2波片分为两个可作相对旋转的区域.研究结果表明,通过旋转λ/2波片的任意一区域不仅可以实现系统横向光学超分辨能力的可调性,而且可以在横向分辨能力提高的同时实现光学系统轴向焦深的扩展以及轴向焦移. 关键词： 光学超分辨 位相型光瞳滤波器 可调谐     

高功率激光的三倍频高效转换实验

利用两块φ８０ｍｍ×１４ｍｍＫＤＰ晶体，采用“偏振失配”方案在“星光”装置φ７０输出光路上，进行了三倍频实验。在入射光功率密度约为１ＧＷ／ｃｍ￣２时，获得最高的二倍频外部能量转换效率为７６．９％，三倍频最高外部能量转换效率为６６．８％，并且转换重复性和稳定性很好。同时，也通过实验研究了影响三次谐波转换的诸因素。     

基于TDLAS检测西林瓶内氧气浓度的多光束干涉抑制方法

应用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术开放单光路短光程检测西林瓶内氧气浓度,因玻璃瓶壁造成入射光多次反射和透射,形成多光束干涉,严重影响信号波形和检测精度。本文提出了一种改变激光入射角度来抑制瓶壁光学干扰的方法,理论分析了入射角度对透射光强分布的影响,详细推导了使两相干光束叠加部分在接收端探测范围之外的入射角度计算公式,并根据现场参数得到理论最佳入射角度。对氧气浓度1%的样瓶进行多次测量,将二次谐波信号峰值的平均值作为信号,峰值的标准差作为噪声,以信噪比(signal to noise radio, SNR)最大作为系统入射角角度的优化指标,实验获得系统的实际最佳入射角度。与决定系数较高的入射角度进行浓度预测对比,交互验证后的最小二乘拟合结果显示：相关系数分别为0.995 9和0.988 9,前者相比后者提高了0.7%,预测的均方根误差(root mean square errors of prediction, RMSEP)分别是0.003 1和0.005 3,前者相比后者降低了41.5%,说明本文方法所确定的最佳入射角,能有效抑制玻璃瓶壁引起的多光束干涉影响,改善系统检测精度。     

光束变换光学的进展——第一部分:时空域衍射理论与算子方法

结合我们小组的工作,对近年来光束变换光学的进展作一评述。全文分为二部分,第一部分研究时空域衍射理论和算子光学方法,及其在激光光学和强激光技术中的应用。     

位相畸变激光束的谐波转换

首次在理论上研究了位相畸变激光束的谐波转换，从波动方程出发，应用空间频谱方法处理位相畸变光束的非线性耦合问题，建立了适用于位相畸变且空间光强不均匀光束的谐波转换的理论模型。     

Second Harmonic Conversion-efficiency of Aberrated Laser Beam

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃｒｅｓｅａｒｃｈ ,ｂｕｔｔｈｅｗｉｄｅｌｙｓｐｒｅａｄｅｄｔｈｅｏｒｉｅｓａｒｅａｌｌｂａｓｅｄｏｎｐｌａｎｅｗａｖｅ .Ａｃｔｕａｌｌｙｉｄｅａｌｂｅａｍｓｃａｎｎｏｔｂｅｍｅｔｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｉｓｇｉｖｅｓｖａｌｕｅｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｈｏｗａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓｏｆ ｐｕｍｐｗａｖｅａｆｆｅｃｔｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎ…     

相位畸变光束二次谐波的相位变化

研究了基波相位畸变对二次谐波相位分布的影响。针对具有不同像差、而光强分布为高斯型光束，以KDP晶体I类匹配为例，数值计算得到其二次谐波光束的光强分布和相位分布，分析了基波的像差、离散效率以及衍射效应的影响效果。研究表明不同的像差对于谐波的影响是不同的，主要取决于由其引起的全口径上相位失配的情况；离散效应主要带来的是倾斜像差，其高阶像差的影响随着离散效应的加剧而增大；而衍射效应的影响在一般情况下都是可忽略的。最后给出了在离散效应和衍射效应的影响可以忽略的情况下，基波相位畸变对二次谐波影响的近似估算式。     

Second Harmonic Conversion-efficiency of Aberrated Laser Beam

How aberrations of pump wave affect second harmonic generation is studied. The solution is applied to type I second harmonic generation in KDP crystal. The results of conversion-efficiency and transverse intensity distribution in second harmonic generation of Gaussian beam and super-Gaussian beam with aberrations of Zernike polynomials are presented.     

氮化铝薄膜中的二次谐波产生

利用X射线衍射技术对用直流反应磁控溅射技术沉积在蓝宝石基底(100)晶面上的氮化铝(AIN)薄膜进行了晶体结构分析,对X射线衍射图样的分析结果表明：用该法沉积在蓝宝石基底(100)晶面上的AIN薄膜为单晶膜;利用脉宽为10ns、重复频率10Hz、最大平均功率为20W、单脉冲的最大能量为2J的Nd：YAG脉冲激光器对其进行了二次谐波产生的实验研究,对实验结果进行分析表明：沉积在蓝宝石基底(100)晶面上的AIN薄膜能在一个很宽的入射角度范围存在有效二次谐波的输出;且输出的二次谐波功率相对于AIN薄膜的表面法线成对称分布,这表明该AIN薄膜的表面法线方向即为AIN的光轴方向。     

高斯光束在偏硼酸钡单晶和孪晶中的倍频现象

理论探讨了高斯光束在非线性单轴晶体中的倍频效应。基于麦克斯韦方程组并考虑晶体的各向异性推导出负单轴I型晶体相位匹配下的倍频耦合波方程组。建立了具体的关于偏硼酸钡（BBO）单晶以及孪晶的物理模型并做数值求解。对求解所得到的单晶以及孪晶的谐波能流分布、晶体出射面探测点处谐波电场时域分布、总输出能量、输出光束频谱和输入光束角谱分别进行分析讨论,从束腰宽度、晶体结构以及材料性质对倍频的影响等方面做出具体合理的解释。研究结果对于单轴晶体的非线性光学性质的研究以及相应的光学晶体器件的研发等具有一定的参考价值。     

Geometric Phase Based Circular Array for Multimode Vortex Beam Generation

A geometric phase model for electromagnetic radiating elements is proposed. By rotation of the radiating element, a frequency‐independent geometric phase occurs for circularly polarized components of radiation field along every direction in far field. In addition, the geometric phase is equal to the rotation angle for a circularly polarized source, which enables phase modulation ranging from 0 to 2π. In contrast, the Pancharatnam–Berry phase for circular polarization conversion components brought by optical element rotation is twice the rotation angle and is applicable only for the scattering waves propagating along the rotation axis. As a proof of principle, an antenna array is designed and fabricated in microwave regime to verify the phase modulation approach. Both the calculated and measured results verify that three different orbital angular momentum modes are generated simultaneously at 8.5 GHz and 11.5 GHz.     

二次谐波产生中入射啁啾脉冲对相位的影响

讨论了基波为叔率啁啾脉冲的二次谐波产生过程，结果表明选取合适的啁啾参量可以提高二次谐波的光强，但同时会使其波形和相位发生变化，三次相位的畸变主要取决于入射的基波啁啾脉冲，而与相位匹配的失谐量关系不大。     

聚焦光场激发下中心对称球形粒子的二次谐波产生

在聚焦光场矢量衍射理论的基础上,利用贝塞尔函数的微分递推关系,推导了聚焦光场的梯度变化表达式。根据中心对称材料二次谐波产生的唯象模型,研究了单个中心对称球形纳米颗粒在聚焦光场激发下的二次谐波产生,考察了表面响应和体效应产生的二次谐波辐射分布随着数值孔径增大的变化规律,并利用聚焦光场及其梯度场分布特性讨论差异产生的原因。研究结果表明,激发光场的聚焦程度对体响应的影响更为显著。