圆形球面虚共焦非稳腔的三维数值研究

 通过对1/2共焦腔和稳定腔的计算,考查了同三维菲涅耳积分方程相应的C 8程序的可靠性。对激光在三维圆形球面虚共焦非稳腔中的传输作了计算和分析。取相同的远场传输距离且放大率由大变小时，强度分布由近场的投影分布逐渐趋于远场的高斯、超高斯分布。     

全固态激光器的热近半球面腔

理论与实验研究了激光二极管侧泵平-平非对称腔.理论分析表明,当谐振腔运行于热稳区边缘时,激光棒内基模半径随泵浦功率迅速增加,使光束质量快速提高并保持较高的输出功率.由于该谐振腔运行于热稳区边缘的特性与近半球面腔相近,所以将此设计称为热近半球面腔.与运行于稳区边缘的平-平对称腔相比,热近半球面腔设计有助于缩短谐振腔腔长.在对热近半球面腔实验研究中,光束质量随泵浦功率迅速增加以及输出功率饱和现象被观察,实验研究与理论分析吻合较好.     

1+1/2 Cell超导加速腔的本征高阶模场分布研究

为实现高平均流强加速, 需要有效地消除超导加速腔中的高阶模场. 为研制有效的高阶模耦合器, 本文对北京大学DC-SC光阴极超导注入器的核心部件—1+1/2 cell超导加速腔中高阶模场进行了分析研究, 用HFSS程序计算给出前31个高阶模场参数, 与实验测量较为符合. HFSS计算与Superfish计算结果比较符合很好, 验证用HFSS计算可靠, 为以后超导腔的升级研究提供有效的手段.     

任意球面元件的超高反射率测量方法

为了实现任意球面元件的超高反射率测量,提出直腔和折叠腔两种光腔结构,以实现0,10,15和30等不同角度下球面元件的超高反射率测量。详细分析了这两种测量方式,根据光束传输变换公式,推导了任意球面元件在测量中引入的衰荡光腔物理腔长的变化,得到了实验测量中腔长调节指导。并根据光腔衰荡法原理,推导了球面元件在超高反射率测量中的通用数学表达式,对测量公式进行了讨论,分析结果扩展了光腔衰荡法在元件超高反射率测量的使用范围。     

共轴球面腔稳定性条件公式的推导

利用矩阵的特征值概念对共轴球面腔稳定性条件进行了推导，所推结果与文献结论一致．     

聚光内球面太阳能电池

为提高阳光利用率和光电转换率,研究了聚光内球面太阳能电池的主要性能,设计了聚光内球面太阳能电池的结构.通过菲涅耳聚光镜将太阳光聚光后射入内表面制备了多晶硅光伏电池的球腔内,在内球面上实现了聚光光伏效应.利用腔内光子气体模型分析计算了内球面上的光照强度,提出硅光电池上的最佳光强概念,计算了在内球面多晶硅电池半导体层厚10 μm时最佳聚光倍数为18、层厚5 μm时最佳聚光倍数为9.应用有限元分析法讨论了聚光内球面太阳能电池系统的温度,在AM1.5,8倍聚光条件下,光伏电池最高温度353.15 K,处于正常工作范围.采用主动风冷或水冷方法提高对流换热系数可大大降低光伏电池温度,稳定工作效率.通过分析硅光电池效率制约因素,设计了内球面光伏电池的优化结构,填充因子可达0.85,阳光辐射功率为800 mW/cm2时,聚光内球面太阳能电池效率将超过33％.     

关于均匀带电球面上电场强度的求解

由于均匀带电球面上的电场强度无法用高斯定理求出,现行大部分大学物理基础教材在讨论均匀带电球面产生的场强分布时,只用高斯定理求出了该带电系统内外空间电场的分布,并没有给出球面上场强的计算方法,只是指出在球面上场强值不连续.文章利用叠加原理和电容器能量的变化两种方法分别导出了均匀带电球面上任一点的场强值,验证了均匀带电球面的场强是不连续的,两种方法思路截然不同,但得到的结果完全相同,该结果使得高斯定理求出的均匀带电球面在空间电场分布的结论更加完整.     

标准球面透镜的几何特性与误差分析

标准球面透镜是斐索型干涉仪的核心器件，综述标准球面透镜的几何特性和误差。分析标准球面透镜在干涉照明光路和成像光路中的作用，重点介绍并实验验证了球面干涉成像的R-sinθ几何特性关系模型，给出了采用Q非球面实现非球面分裂的新型设计方法，以及2片式非球面标准球面透镜结构的实例，概述了针对小F数标准球面透镜球面干涉腔中的待测球面调整误差和移相空间非均匀性误差的研究成果，介绍了校正球面干涉腔中误差的波面差分算法，指出在近标准球面透镜焦点位置测量球面时的回程误差影响，从物像共轭关系角度解释了近焦点位置回程误差较大的原因，比对分析了标准球面透镜的透射波前与斜率对回程误差的影响。提出了在设计标准球面透镜时需注意的几何特性关系，以及使用标准球面透镜时易产生的误差和相应的抑制方法。     

输出环状光束的新型激光谐振腔

提出一种输出环状光束的新型激光谐振腔,即在稳定激光谐振腔中采用外环耦合方式得到环状光束的输出。利用For-Li数值迭代算法求解此类激光谐振腔的积分方程,通过计算机编程计算了平面一凹球面稳定谐振腔的输出端平面镜在不同半径的情况下,谐振腔镜面上和衍射耦合输出场基模的振幅和相位分布。计算结果预示了当输出端平面镜半径小于通常的稳定腔的基模半径时,衍射耦合输出场有稳定的环状光束输出。实验中TEA CO2激光器采用印刷电路板预电离结构,增益长度90cm,腔长5m,球面全反射镜曲率半径20m,输出端平面镜半径4．5mm,得到了内环半径为4．5mm、外环半径为5．5mm的基模环形光斑输出。从而在理论上和实验上证实了该方案产生环状光束的可行性。     

对光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔纵模间隔问题的研究

对光纤布拉格光栅(FBG)法布里-珀罗(F-P)腔的透射特性进行了深入分析,指出了FBG F-P腔透射谱中纵模位置的影响因素,讨论了与普通F-P腔的联系和区别.应用光栅的有效镜面模型对FBG反射主瓣内反射系数的相位因子进行线性模拟,定义了FBG有效长度的概念并得出其表达式.提出将FBG的有效长度纳入到FBG F-P腔的等效腔长中,用等效腔长来计算FBG F-P腔中的纵模间隔.数值仿真和实验结果都表明,用等效腔长计算所得的纵模间隔与实际的FBG F-P腔中的纵模间隔符合很好,误差极小. 关键词： 光纤布拉格光栅 法布里-珀罗腔 纵模间隔 有效镜面模型     

激光器腔的失调与光束质量

本文第一部分介绍了实际激光器由于腔镜失调引起的光束质量下降:空间强度分布不对称与谱线加宽等实验结果;第二部分给出了失调腔的横向本征模所满足的积分方程,并对实验结果给予讨论.     

非稳腔傍轴波动方程高斯球面波修正方法的数值研究

在分析用差分方法求解虚共焦非稳腔三维傍轴波动方程,及用数值积分方法与快速付氏变换(FFT)方法求解三维菲涅耳积分方程优缺点的基础上,从激光束在虚共焦非稳腔中以修正高斯球面波形式传输的特征出发,经坐标变换把发散(或会聚)的光束拉直成平行光束,然后用FFT方法求解了在新坐标系中修正函数满足的傍轴波动方程.把相同条件下得到的结果与国内外文献给出的结果进行了比较;计算COIL实验非稳腔给出的近远场结果图象合理正确.     

振动不敏感球形光学参考腔研究

本文主要研究用于超稳激光研制的实验室内水平放置的球参考腔的振动敏感度问题.研究了支撑点高度和支撑面积对腔长变化的影响,并讨论了加速度大小的变化对腔长变化的影响.在支撑点完全固定的情况下,振动敏感度被降低到3.0×10-10/g以内.通过大量的数值模拟获得了球参考腔的最佳支撑位置.根据优化的结果提出了这种切割球参考腔放置平台的方案.考虑了加工误差、近水平放置和非对称支撑对参考腔振动敏感度的影响,定量地给出了这三种因素引起的腔长改变量,而且讨论了二阶效应对腔长变化的贡献.     

球面腔镜对孔耦合波导自由电子激光振荡器的影响

平面波导约束的自由电子激光振荡器两端的腔镜由柱面镜改换为球面镜.利用分析估计和数值模拟方法说明对所考虑的模型问题,这一腔镜改变所带来的影响甚小.     

Experiment Study of LD Pumped Solid State of Dual-Frequency Laser

1 Introductionace--pumped SOlid-state laser (DPSL) have given rise to an attractive researchinterest and become one of the research focus in the field of laser due to theiradvantageS, such as high efficiency, compactness, steadiness, lOng lifetime and allsolldstate construction. The dual--frequency laser belongs tO the rather complex andadVanced techniqUe. It is applied widely in precise interferometry, laser ranger, laserradar, and heterodyne vibrometry.At present, there are lotS of pape…     

Experiment Study of LD Pumped Solid State of Dual-Frequency Laser

Dual-frequency laser resulting from fine detuning twisted-mode cavity is discussed in this paper. Two measurement systems, a Fabry-Perot etalon and a confocal spherical interferometer, are adopted. The former reflects directly the interferogram of multimode and single mode. The latter can judge accurately the mode spectrum of single frequency and dual-frequency laser. Moreover, the experimental results provide the relationship between frequency difference and the angle of the relative rotation of the two quarter-wave plates and agree well with the theoretical analyses. The range of difference frequency is from 50 MHz to 1 GHz.     

球形集声器在生物组织中形成的组织损伤

球形集声器可在亚波长焦域内形成高强度声压,在高强度聚焦超声治疗中具有潜在应用前景.本文结合非线性声传播理论及生物传热学理论,研究球形集声器在生物组织中形成的组织损伤.实验中采用430 kHz,内径为240 mm的球形集声器对肝组织作用,结果表明:集声器表面声压为53 kPa时作用2 s,可以形成小于波长尺度的组织损伤.理论计算结果与实验结果符合得较好,并且理论模型可优化球形集声器的开口孔径.研究结果表明,球形集声器可应用于肿瘤的精细超声治疗.     

球体谐振腔(Ⅱ)——球体腔中的喇曼振荡

本文对球体谐振腔与法布里-珀罗腔作了比较。详细讨论了球体腔中产生的喇曼振荡、振荡输出谱及场分布等特性。从水滴及酒精液滴的实验结果分析了输出共振和输入共振,对实验中还观察到的液滴中的高阶斯托克斯振荡和组合斯托克斯振荡作了讨论。     

The characteristics analysis of a new-style four-mirror axisymmetric-fold-combination cavity adapting to cylindrical discharge region

An axisymmetric-fold-combination (ASFC) cavity composed of two planar mirrors and spherical mirrors was designed. It is a stable-unstable resonator cavity. The light field of radial direction is Gaussian distribution. And in angular orientation, the distribution keeps invariant. It could generate annular CO₂ laser beam with excellent spatial coherence. And the spatial coherence is commendably realized with its stable-unstable cavity structure. The output light intensity distribution of this special model was discussed and simulated. With exterior lenses group, the output beams can be adjusted and controlled better to meet the manufactural requirements. Some references were provided for further research of the cavity with cylindrical discharge region.