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。     

基于光学反馈频率锁定的窄线宽稳定中红外激光产生技术研究

中红外精密激光光谱技术在痕量气体检测、基本物理常数测定等领域都有重要应用,然而由于缺乏窄线宽、稳定的中红外光源,很难实现中红外精密光谱测量.本文介绍了一种基于光学反馈频率锁定的窄线宽稳定中红外激光产生技术,分析了光学反馈实现激光到F-P腔锁定的可行性,利用一个高精细度中红外超稳F-P腔作为频率参考,基于光学反馈技术实现了量子级联激光器到该超稳腔的锁定.经过评估得到激光器线宽被压窄到1.1 Hz,压窄激光线宽的同时稳定了激光频率,将激光器的长期漂移控制在20 kHz/12 h.其中,为了获取长时间稳定的光学反馈,基于PDH技术获取了误差信号,用于对反馈相位的实时伺服控制.     

激光医学

激光医学是伴随激光技术的诞生而出现的一个新兴学科,在纪念激光发明50周年之际,文章回顾了激光医学的发展历史、临床应用和现阶段存在的问题.经过近50年的发展,激光医学形成了以强激光治疗、弱激光治疗、光动力治疗为主体的治疗模式,开拓出了一系列的新型光学诊断技术,文章对各项治疗和诊断技术及其发展趋势进行了简单的介绍.     

激光与生命科学

 激光器的发明开创了一个光学新时代.从第一台激光器诞生到现在不到40年,激光技术的发展和应用突飞猛进,它与生命科学的结合便是其中之一.     

飞秒激光光镊横向光学力的理论分析

旨在将飞秒激光脉冲序列视为对连续光的周期抽样结果,分析飞秒激光脉冲序列作为光镊光源捕获电介质微粒时产生的横向光学力,并给出受光微粒所受横向光学势阱力的理论模型及计算公式.数值计算结果表明,飞秒激光脉冲所产生的横向光学力能抵消由于布朗运动引起的微粒中心偏移的影响,实现对微粒的稳定束缚.     

加深光学速调管自发辐射谱调制的研究

相干谐波储存环自由电子激光的相干增强因子正比于光学速调管自发辐射谱调制率的平方,加深光学速调管自发辐射谱的调制是相干谐波储存环自由电子激光研究的重要一环.介绍在中国科学技术大学800MeV电子储存环上所进行的加深光学速调管自发辐射谱调制的研究工作,调制率已从0.236提高到了0.80,为相干谐波产生实验奠定了基础.     

光学元件的激光损伤问题

光学元件是各类激光系统不可或缺的光学功能实现部件,其性能决定了激光系统的输出能力和光束质量。光学元件的激光损伤问题从激光发明起就一直伴随着激光技术的发展,随着激光新技术的发展和激光新应用的牵引,激光的波段、脉冲宽度以及重复频率等参数不断拓宽,使得激光损伤问题更加复杂,但万变不离其宗,激光损伤问题的核心是光学元件或光学材料对激光的吸收机制问题。从激光与光学材料相互作用的基本原理出发,以惯性约束聚变（ICF）激光驱动器应用的典型光学材料和光学元件为研究对象,回顾了针对光学元件的激光损伤问题开展的科研工作,总结了在此期间形成的关键技术和里程碑进展,同时也对依然困扰该领域的几类光学元件存在的问题瓶颈以及进一步研究发展趋势进行了展望。     

一种激光定向的多窗口设计

在激光侦察告警等应用领域需要精确测定入射激光的方向。通过对平行激光在光学劈尖上产生等厚干涉条纹的分析，得到了激光入射倾角与条纹间距的关系，提出了利用入射激光在相邻3个光学劈尖上产生干涉条纹的间距来确定激光入射方向的探测模型，并详细论证了该模型的探测原理。给出了一种由9个光学劈尖组成的可实现半球空间激光定向的多窗口设计方案。理论计算表明，该方案切实可行，且在探测精度、反应速度和系统组成等方面与现有的激光定向技术方案相比具有一定的优越性。     

全息制作不同晶面取向光子晶体模板

用单向光入射和单次曝光的激光全息技术制作了类金刚石结构, 此类金刚石结构有宽完全带隙和低介质折射率要求等优点. 在同一种光束配置下，引入恰当的匹配棱镜，用激光全息技术制作了大面积的类金刚石光学晶格不同晶面取向的亚微米周期结构. 满足如负折射效应等研究中所需的特殊晶面取向要求. 关键词： 激光全息技术 光学晶格 光子晶体     

高平均功率固体激光及其大气传输

固体激光器是一种具有重要应用背景的高功率激光器,对包括激光波长、光束发射口径、发射功率、光束质量等在内的激光器参数的选择进行了分析,研究了大气介质的光学性质、激光大气传输效应以及激光辐射与靶目标的耦合机制与耦合效率等因素的影响.相关结果表明100 kW的固体激光器的综合效能可与2～3倍平均输出功率的DF化学激光器相当,这说明高平均功率固体激光器是一种具有潜在优势和良好发展前景的高功率激光器.     

基于直边衍射高斯激光驻波光学势阱仿真

为了研究基片边缘对激光汇聚原子光学势阱的影响, 基于标量光学理论, 采用数值计算对基片衍射与否两种情况下, 高斯激光驻波场光学势阱进行了仿真, 通过三维和截面仿真图充分显示了两种情况下高斯激光光学势阱的异同. 详细研究了激光中轴线与基片表面距离、 激光束腰和反射镜之间的距离对光学势阱的影响.     

近距离激光外差探测光学极限位移分辨率

通过统计理论和维纳-辛钦定理推导出激光外差探测系统光电流的功率谱函数,分析了光电流谱线分布与激光光源线宽、中频信号频率以及信号光相对本振光传输延迟时间的关系,修正了相关文献中光电流功率谱的理论公式.根据信号与噪声理论建立了激光线宽引起的相位噪声的一维概率分布模型,并据此得到了基于激光波长、探测距离以及激光线宽的极限位移分辨率的数学模型.对光电流的功率谱和外差光学极限位移分辨率进行了相关的数值仿真,结果表明延迟时间与相干时间的关系决定光电流谱线分布的情况.当激光波长为532 nm,激光线宽在1 kHz,探测距离为100 m时,光学极限位移分辨率为0.266 nm,相关文献中的实验数据与理论推导结果相符合.     

对飞秒激光等离子体中成丝现象的研究

采用光学阴影法和散射光成像,对飞秒激光等离子体中的局域密度涨落进行了研究.在实验中观察到了成丝不稳定性现象.从理论上对有质动力引起的局域密度涨落进行了分析.分析表明,这种成丝不稳定性主要是由有质动力造成的.     

计算机模拟偏振对激光全息的影响

通过计算机对多束激光相干产生的空间干涉光场进行模拟,归纳出光束偏振态改变时,激光相干产生光学晶格效果的变化规律,提供了激光全息技术中激光束偏振态的最佳组合,使激光全息技术制作理想的亚微米单晶结构更方便快捷.还通过实验验证了理论模拟结果,实验结果与计算机模拟结果完全一致 关键词： 激光全息技术 偏振态 光学晶格 光子晶体     

准分子激光辐照HgCdTe半导体材料的损伤机理研究

利用光学显微镜和扫描电子显微镜对248 nm准分子脉冲强激光辐照的HgCdTe晶片表面进行了观察,观察到一些与红外波段内激光辐照HgCdTe晶片时大不相同的实验现象.研究表明,红外波段内1 064nm激光辐照HgCdTe半导体材料的损伤机制主要为光热作用,而紫外波段248 nm准分子激光对HgCdTe材料的损伤机制既包含光化学作用也包含光热作用.分析了准分子激光对晶体的机械破坏现象,同时对HgCdTe材料在激光辐照区的条纹产生机理进行了探讨,发现激光驱动声波理论模型比光学模型和热导波模型能更好地解释HgCdTe晶体表面的条纹现象.     

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.     

激光防护材料的研究现状及发展

根据激光辐射对眼睛的损伤规律,分析了激光对人眼的损伤。介绍了激光防护材料的技术指标。从激光防护的原理和途径出发,可将激光防护材料分为基于线性光学原理的防护材料和基于非线性光学原理的防护材料。简述了基于线性光学原理和非线性光学原理的各种激光防护材料的特点及其国内外研究进展情况,并指出了今后激光防护材料的发展方向。     

星间激光通信终端光学天线的隔离度

为满足星间激光通信对高隔离水平光学天线的要求,实现对光学天线隔离度的仿真分析和优化,提出了一种将红外系统冷反射的特征控制量YNI值作为衡量光学元件表面后向反射能量强度,并控制光学天线优化以提高隔离度水平的方法。在Light Tools软件中为某激光通信终端的卡塞格林天线创建了实体模型,通过仿真分析得出了各元件表面的后向反射率。在ZEMAX软件中以增大各元件表面的YNI值为目标优化天线结构。对比优化前后的结果,系统的后向反射率从3.068 8×10~(-4)减小到1.075 5×10~(-5),隔离度从-35.13 d B减小到-49.68 d B。优化后的卡塞格林天线具备较高的隔离度水平,可用于星间激光通信。     

光学元件激光预处理技术研究进展及其应用

光学元件中的杂质和缺陷会引起其激光损伤阈值的大幅降低,现阶段这一问题已成为激光装置向高功率、高能量方向发展的“瓶颈”,亟待解决。在对光学元件激光损伤的研究中发现,用低于光学元件损伤阈值的激光对元件表面进行预处理,可以有效提高光学元件的抗激光损伤能力。对激光预处理技术的提出背景、定性作用机理、定量理论模型及国内外技术应用现状进行了概述。并且介绍了一种可在薄膜制备过程中进行原位实时激光预处理的新型薄膜制备技术。最后指出,激光预处理技术作为一种无污染,可有效改善光学薄膜、光学玻璃、光学晶体元件损伤阈值的最有效方法之一,其作用机理、实用化、仪器化还有待进一步发展。     

熔石英光学材料紫外皮秒激光损伤的瞬态特性研究

光学元件激光损伤是限制高功率激光装置输出能力的关键因素,为了理解光学元件激光损伤过程,提高光学元件抗激光损伤性能,利用偏振阴影显微镜成像技术和光电探测技术研究了紫外皮秒激光诱使熔石英光学元件损伤的时间分辨动力学过程。结果显示了紫外皮秒激光作用过程中冲击应力波的传输特性、瞬态吸收的演变过程以及裂缝的发展过程。结果表明,冲击应力波的传输速度约为6.9μm/ns;532nm波长的激光瞬态吸收在激光作用之后2.5μs时激光吸收达到最大值,之后缓慢下降,整个持续时间可达50μs以上;损伤裂纹在7.5ns时刻就基本停止增长。研究结果对理解皮秒激光的损伤机制有重要意义。