弹体撞击速度的激光分束测量技术

研制了一个激光分束测速系统。它由一台４ｍＷ Ｈｅ－Ｎｅ激光器，一个将单束激光分成１０束相互平行的等间距（间距为５ｍｍ）激光的分光器，一个高灵敏度、工作状态自检、可进行波形合成、１０路接受、一路输出的光电接收转换装置，一台数字存贮示波器，以及微型计算机组成。可进行弹体撞击速度的测量。     

超短脉冲激光的脉宽测量

采用二次谐波相关技术，研制了一台可用于飞秒超短脉冲激光脉宽测量的光学相关仪。通过合理设计和选择分束、并束装置及光学延迟元件，获得了３：１曲线以及无背景相关曲线，实现了对超短脉冲激光脉宽的测量。     

我国第1台激光分子束外延设备研制成功

我国第１台激光分子束外延设备研制成功１９９６年５月下旬，国家自然科学基金委员会信息科学部会同中国科学院王大街院士、吴全德院士等专家，对中国科学院物理研究所杨国帧研究员主持的重点项目“激光分子束外延机理与关键技术研究”进行了中期评估。激光分子束外延是在...     

超短超强激光对比度的测量研究

 为了准确地确定飞秒激光对比度的信息，基于两束不同激光的互相关原理，利用非线性晶体对激光强度变化十分敏感的特性，研制了一台三阶相关仪，并用其对钛宝石激光放大系统输出的飞秒激光脉冲进行了测量，得到了有关该系统的强度对比度的信息。结果显示：该系统输出的激光对比度在10⁶左右，在脉冲的前沿和后沿有很强的ASE辐射，并且延续了很长的一段时间；种子脉冲的对比度在10⁵左右，而且在主脉冲前约2ps的位置上，有一个强度很低的小脉冲，在主脉冲的两翼各有一个非常小的台阶。     

40K-87Rb原子冷却的半导体激光系统

对⁴⁰K-⁸⁷Rb原子冷却的半导体激光系统提出了一种实验方案，并进行了初步实验.采用三台外腔光栅反馈半导体激光器(ECDL)、四台注入锁定从激光器和一台半导体激光放大器组成激光系统.三台ECDL通过声光调制器产生四束光，分别作为⁴⁰K和⁸⁷Rb原子的冷却光和再抽运光，四束不同频率成分的激光分别注入锁定四台从激光器，然后Rb 冷却光、K冷却光和K再抽运光再同时注入半导体激光放大器进行放大.该装置可同时产生冷却⁴⁰K和⁸⁷Rb原子的冷却光和再抽运光，结构紧凑、工作稳定. 关键词： 简并费米气体 激光器系统 外腔光栅反馈半导体激光器 半导体激光放大器     

40K-87Rb原子冷却的半导体激光系统

对40K-87Rb原子冷却的半导体激光系统提出了一种实验方案,并进行了初步实验.采用三台外腔光栅反馈半导体激光器(ECDL)、四台注入锁定从激光器和一台半导体激光放大器组成激光系统.三台ECDL通过声光调制器产生四束光,分别作为40K和87Rb原子的冷却光和再抽运光,四束不同频率成分的激光分别注入锁定四台从激光器,然后Rb冷却光、K冷却光和K再抽运光再同时注入半导体激光放大器进行放大.该装置可同时产生冷却40K和87Rb原子的冷却光和再抽运光,结构紧凑、工作稳定.     

光纤组束激光对可见光硅CCD的有效干扰距离分析

为了分析光纤组束激光对可见光硅CCD的有效干扰距离,对组束激光功率及可见光CCD的饱和阈值进行了分析。在弱湍流和热晕条件下对组束激光的远场功率密度进行了数值计算,计算结果表明该条件下组束激光对可见光CCD的有效干扰距离达到10km左右,组束激光是未来实施光电干扰的又一有效途径。     

染料激光腔内双扩束棱镜系统的特性

本文推导了双扩束棱镜系统的角色散公式,从理论上证明了一个不带标准具的、由双棱镜扩束系统组成的调谐腔,能够达到GHz量级(～10~(-2)(?))的窄带可调谐激光,且经实验验证获得了小于4GHz的激光输出,为采用多棱镜系统以获得小于1GHz的窄带激光提供了理论依据.此外,还分析了这种系统具有反射损耗小、偏振运转和调整容易等优点,表明双(多)棱镜扩束系统是一种比较理想的光扩束、滤波、调谐多功能的光学元件.     

用双光子荧光法测量六束激光的时间同步

在多束激光辐照靶的实验中,时间同步是十分重要的。我们用双光子荧光(TPF)法测量了六束钕玻璃高功率激光系统(6×10~(11)W)的时间同步。测量时间同步的光源是该激光系统中的主被动锁模Nd~(3+)∶YAG振荡器,脉宽是20ps。 相对辐照的二束激光的时间同步测量,采用了在靶位处放置一个四面通光的双光子荧光盒,而正交辐照的二束激光的时间同步测量,采用了在靶位处放置一个半透膜板和一个双光子荧光装置。时间同步测量简便、直观。 给出了用双光子荧光法测量时间同步的误差。两束激光相对辐照时,同步误差为4ps,两束激光正交辐照时,同步误差为5ps。六束激光时间同步误差为10ps。     

环境对激光束变换的理论分析与实验

介绍一种新型的光学元件，它可把一束激光变换成一个两维的激光平面，本文用多光束干涉的原理解释了光平面形成的原理，同时对应用前景及实用情况也作了一些估计。     

高功率光纤激光的时间部分相干性对相干合成的影响

 将多个光纤激光器的输出光束进行相干合成是获得高功率、高光束质量激光的有效途径。利用准部分相干光(PPCB)模型，计算了高功率光纤激光器阵列发出的部分相干光在远场的能量分布，分析了激光的时间部分相干性对相干合成的影响。计算结果表明，随着单根激光器输出光束线宽的增大，远场光斑的图样基本保持不变，但峰值功率和Strehl比随之减小。对于采用的算例，要保证远场光斑的Strehl比大于0.8，单根光纤激光器的线宽不能超过5 nm。     

高功率激光器的光谱合束技术研究北大核心CSCD

为了获得高功率激光束,提出利用双色镜对典型波长2种不同类型(脉冲、连续)的高能激光进行合束,以实现高功率高能量激光输出。通过对双色镜的热效应和合束光斑远场激光参数进行仿真分析计算,热效应仿真结果表明,在单束激光10 kW、光斑直径15 mm条件下,双色镜面型热形变量均方根值为0.004λ(λ=632.8 nm),满足光学元件面型小于0.03λ精度要求。搭建了一套基于双色镜的光谱合束系统,并分别进行了高功率连续激光与高功率连续激光、高功率连续激光与高能量脉冲激光的合束试验,合束效率高于95%。试验结果表明,光谱合束可有效应用于高能激光领域。     

基于光束参量优化实现直接驱动靶丸均匀辐照

在直接驱动惯性约束聚变中,实现靶丸均匀辐照对靶丸压缩特性至关重要,通常要求靶丸表面辐照不均匀度小于1%.现有很多优化高功率激光装置均匀辐照性能的光束排布方案,但受到实际入射光束参量的限制,系统均匀辐照性能难以实现最优化.由于初始辐照不均匀度对靶丸对称压缩特性至关重要,为进一步提高靶丸初始辐照的均匀性,并增加系统对打靶过程中由于靶丸直径变化引起的辐照不均匀的宽容度,从而实现靶丸的中心对称压缩,本文对靶丸表面光束的辐照不均匀度进行了数学分析,并研究了不同入射光束参量下的单光束因子项及其对靶丸均匀辐照的影响.结果表明:对于已知的光束排布结构,存在最优的入射光束参量,使辐照均匀度最高.证明了通过优化入射光束参量提高系统均匀辐照性能的可行性.此外,研究表明单光束因子项与几何因子项存在一定的匹配关系,可通过分析几何因子项的特征,求取与之匹配的单光束因子项,进而获得最优的入射光束参量.本工作为直接驱动靶丸均匀辐照系统的设计和优化提供了一种有效的方法.     

紧聚焦激光束作用于电子实现单个阿秒脉冲输出

研究了电子在聚焦的圆偏振高斯激光束中的非线性汤姆孙散射过程，在此基础上提出了实现单个阿秒脉冲输出的新机理.通过计算机模拟，发现利用紧聚焦的激光脉冲可以有效地增大辐射脉冲链的最高峰和次高峰的峰值强度比即信噪比，从而将阿秒脉冲链变为单个阿秒脉冲输出.紧聚焦情形下，随着驱动激光强度的增大，辐射信号的脉宽变短，信噪比变大；同时当减小激光束腰半径时，辐射信号信噪比也能得到有效改善.研究还发现，利用几个光周期的极短激光脉冲与电子的相互作用也能实现单个阿秒脉冲输出. 关键词： 阿秒脉冲 紧聚焦 信噪比     

Generation of 5 fs, 0.7 mJ pulses at 1 kHz through cascade filamentation

Two-cycle optical pulses with duration of 5 fs and energy of 0.7 mJ have been generated at 1 kHz by compressing the 38 fs laser pulses from a carrier-envelope phase (CEP) controlled Ti:sapphire laser system through a cascade filamentation compression technique. A simple and effective method is developed to suppress multiple filament formation and stabilize a single filament by inserting a soft aperture with an appropriate diameter into the driving laser beam prior to focusing, resulting in an excellent compressed beam quality. The good beam quality and potentially higher peak power make this ultrashort laser pulse source a significant tool for high-field physics applications.     

Coaxial combination of coherent laser beams

Based on polarization state conversion, a technique for coaxially coherent combination of laser beams is introduced. Laser beams can be coaxially coupled into one beam with high combination efficiency and perfect beam quality. A polarized laser beam combination system based on master oscillator power amplifier （MOPA） configuration is developed and the efficiencies of both unit combination and the whole system are investigated. In the experiment of combining four beams with single longitudinal mode, a combination efficiency of 85.3% is achieved. It can be further enhanced by improving the stability of experimental environment and the quality of optical and mechanical components.     

亚微米局域空心光束的产生及其在单原子囚禁与冷却中的应用理论研究

提出了一种采用单模光纤、环形二元相位板和微透镜组成的光束整形系统产生亚微米局域空心光束的方案. 根据瑞利-索莫菲衍射积分公式, 数值计算了微透镜焦平面附近的场分布, 详细研究了空心光束的暗斑尺寸与单模光纤模场半径和微透镜焦距的关系. 数值计算结果表明: 在微透镜焦平面附近光场分布近似对称, 在焦点处场强近似为零, 周围场强逐渐增大, 形成半径约为0.4 μm的三维封闭的球形空心光场区域, 即亚微米局域空心光束. 当局域空心光束为蓝失谐时, 光场中的原子将被囚禁在光场最弱处. 若加上抽运光, 原子将受到蓝失谐局域空心光束与抽运光共同激发的强度梯度Sisyphus冷却. 本文利用该方案产生的亚微米局域空心光束构建单原子的囚禁与冷却器件, 并以单个⁸⁷Rb原子为例, 利用Mont-Carlo方法研究亚微米局域空心光束中单原子囚禁与强度梯度冷却的动力学过程, 结果表明利用该器件可以获得温度在5.8 μK量级的超冷单原子.     

光电倍增管抗饱和门在激光测量方面的应用

本文介绍光电倍增管抗饱和门的工作原理。用它测量了强流电子束在靶上能量沉积产生冲击波的速度,由光电倍增管探测连续波He-Ne激光束照射靶的后表面的反射光束。为避免激光束长时间照射引起光电倍增管饱和,只让电子束到达靶前几十微秒时光电倍增管处于工作状态(开态),其它时间在非工作状态(关态),抗饱和门的作用象一个开关。我们采用低压脉冲控制抗饱和门,在实验中用这种方法探测强激光没有饱和。     

光纤耦合激光束输出光空间分布及其影响因素分析

通过分析光纤出射端面的光强分布,研究了光纤传输过程中激光二极管出射光束进入光纤时的指向角对出射端面光场分布的影响.提出一种影响光纤输出端光场的新因素,对数值孔径和光纤芯径两个影响因素进行了补充.在光纤传输过程中,将激光二极管出射的光束等效为大量光线,在二极管输出光的位置以及空间分布确定的情况下,使用光线追迹方法依次分析了单束和多束光的指向角以及光纤长度对出射面光强分布的影响.结果显示:单束入射光指向角的偏差会引起光纤输出端面光强极值位置的偏移,多束的情况可以导致光纤输出端光强呈现明显的环状分布,得出了入射光束指向角的偏差是影响光纤出射面光强分布和峰值位置的重要因素的结论,而光纤长度的变化对上述分布状况同样存在影响.     

基于光路追踪方法的激光交叉束能量转移模型

提出一种基于几何光路追踪方法并可在流体模拟程序中实现在线计算的激光交叉束能量转移(CBET)耦合模型。借助由激光逆轫致吸收公式引入的泵浦激光功率密度在流体网格尺度上的计算公式,该模型可计算探针激光束中每根光线所携带的能量经过与泵浦激光场相互作用带来的损失(或增加),从而实现激光能量在束间的转移。反复迭代的计算方法解决了由于激光束间能量转移与光线历史相关并且束间强耦合带来的方程求解困难。模型很容易推广到多束激光束两两能量交换的情形,也可用于研究逆轫致吸收和激光等离子体相互作用等物理内容。