利用椭圆高斯光束产生266nm紫外连续激光

本文采用商用532 nm激光器作为基频光源,利用偏硼酸钡(β-BBO)晶体进行外腔倍频,实现了266 nm连续激光的高效输出.文中详细模拟了BBO晶体中的束腰形状对倍频效率的影响,仿真和实验结果均表明椭圆高斯光束可以有效改善走离效应,提高倍频转换效率.通过优化蝶形倍频腔,可以使椭圆高斯光束在腔内共振,当1 W基频光输入时可输出约180 mW的266 nm紫外连续激光,倍频转换效率达到18%.     

BBO晶体四倍频全固态小功率紫外激光器

 利用KTP晶体和BBO晶体,进行了激光二极管泵浦的Nd:YVO₄声光调Q激光脉冲四倍频实验。在不同绿光功率入射时,获得光束的束腰半径和紫外转换效率的依赖关系:当绿光功率为1.10 W,束腰半径为12.4 μm时,得到了210 mW的准连续266 nm紫外脉冲输出,四倍频转换效率为19.1%。实验还对紫外远场光斑分别在o光振动面和e光振动面内进行分析,指出了BBO晶体在该两平面内不同的倍频接受角是造成椭圆形紫外光斑和主光斑附近明暗条纹的主要原因。     

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。     

全固态飞秒激光高光束质量三倍频研究(特邀)

对全固态飞秒激光三倍频产生高光束质量343 nm飞秒激光进行了系统研究。基频光源为脉冲宽度为105 fs、重复频率为76 MHz、中心波长为1 030 nm的商用Yb:KGW锁模激光器,利用1.7 mm长LBO晶体获得60%的二倍频转换效率,然后分别研究了基于BBO晶体Ⅱ类相位匹配和Ⅰ类相位匹配的三倍频产生。在基频光功率为5 W的条件下,利用Ⅱ类相位匹配的BBO晶体,获得的最大平均功率为0.71 W,三倍频转换效率约为14%;利用Ⅰ类相位匹配的BBO晶体,获得平均功率为1.01 W的紫外激光输出,三倍频转换效率为20.2%。获得的343 nm紫外激光的光束质量优于1.3。     

基于非线性频率变换的激光技术实验

利用KTP晶体和BBO晶体对激光二极管(LD)泵浦Nd:YVO4晶体声光调Q产生的1 064 nm红外光进行二倍频与四倍频, 实现了高效的紫外激光输出. 采用腔外倍频技术可使学生看到倍频前后的激光变换过程.     

BBO晶体在CPM非稳腔Nd：YAG激光器中的腔内倍频效应

本文报道用BBO晶体作为腔内倍频元件,在带抗共振环的对撞脉冲锁模非稳腔Nd:YAG激光器中实现腔内倍频激光输出,获得倍频能量转换效率为50.4%.理论和实验均证明了该激光器的BBO腔内倍频转换效率高于腔外倍频转换效率.     

BBO晶体倍频中的温度场与光场耦合模拟

首先建立了无限大晶体截面近似下的时-空4维光场和温度场耦合的倍频模型. 并在瓦级功率激光抽运下,利用解析公式和迭代方法数值模拟了BBO晶体内的倍频过程.得到了基频光和倍频光的振幅和转换效率曲线以及温度场分布,展示了温度场及光场的时间演化过程. 其次分析了抽运功率和晶体长度对转换效率和温度场的影响. 结果给出,温度分布对转换效率和光束质量都有较大影响;对热效应引起的相位失配进行补偿能够很好地改善转换效率的下降,因此必须在实际应用中加以考虑. 关键词： 倍频 温度场 BBO晶体     

用被动调Q激光器腔外倍频检验KTP的切割质量

以KTPⅡ类角度匹配倍频1064nm激光的相位允许角为例,从理论上分析了它的倍频效率与相位允许角的关系,在实验上通过被动调Q激光器腔外倍频对其进行了检验,结果表明,这种方法可以精确地分析倍频晶体的切割角度偏差,并可推广到LBO、BBO等其它非线性晶体上.     

飞秒激光在BBO晶体中倍频效率的数值计算

采用分步傅里叶法对飞秒激光在BBO晶体中倍频过程的效率进行了数值计算,分析表明这种方法既避免了其他数学方法的繁琐,又直观地展现了倍频过程的物理本质.针对有关实验条件,计算了脉宽为100fs的激光脉冲通过2mm长、Ⅰ类相位匹配的BBO晶体的倍频效率,计算结果与实验上对同样晶体倍频效率的测量是一致的. 关键词： 飞秒激光 倍频     

飞秒掺钛蓝宝石激光三倍频理论和实验研究

从理论和实验上分别研究了飞秒掺钛蓝宝石激光二倍频和三倍频的非线性频率转换过程.采 用Ⅰ类相位匹配非共线和频方法得到飞秒掺钛蓝宝石激光的三倍频2601nm输出，转换效 率达64%, 脉冲宽度为169fs.这为时间分辨电子显微镜提供了一种超短脉冲的紫外光源. 关键词： 飞秒激光 三倍频 时间分辨 BBO晶体     

光束偏转器传输特性对系统定向准确度的影响

基于光束在单轴晶体交界面处的折射理论和单轴晶体中的矢量传播理论,研究了基模高斯光束通过铌酸锂光束偏转器后的电场变化,计算得到了光束定向系统探测器输出的中频电流与光束失配角之间的关系曲线.结果表明:通过铌酸锂光束偏转器后的基模高斯光束的电场分布发生了细微的变化,这种细微的电场变化将改变输出中频电流与光束失配角之间的对应关系.借助该修正的数学模型,可提高光束定向系统的角度测量准确度.     

二维高斯波束对多层球粒子电磁散射的解析解

基于矢量波函数在球和柱坐标系中表达式之间的转换关系,提出了一种求解球坐标系中二维高斯波束波形因子的方法,得到了二维高斯波束波形因子在球坐标系中的解析公式.结合广义米理论推导了在轴二维高斯波束入射多层球粒子的电磁散射的解析解,并对散射强度随散射角的分布进行了数值模拟,结果与平面波入射情况进行了比较. 关键词： 矢量波函数 波形因子 电磁散射 广义米理论     

Arbitrary direction incident Gaussian beam scattering by multispheres

Based on spherical vector wave functions and their coordinate rotation theory,the field of a Gaussian beam in terms of the spherical vector wave functions in an arbitrary unparallel Cartesian coordinate system is expanded.The beam shape coefficient and its convergence property are discussed in detail.Scattering of an arbitrary direction Gaussian beam by multiple homogeneous isotropic spheres is investigated.The effects of beam waist width,sphere separation distance,sphere number,beam centre positioning,and incident angle for a Gaussian beam with two polarization modes incident on various shaped sphere clusters are numerically studied.Moreover,the scattering characteristics of two kinds of shaped red blood cells illuminated by an arbitrary direction incident Gaussian beam with two polarization modes are investigated.Our results are expected to provide useful insights into particle sizing and the measurement of the scattering characteristics of blood corpuscle particles with laser diagnostic techniques.     

二维高斯波束入射时无限长多层园柱的彩虹现象研究

二维高斯波束入射时无限长多层园柱的彩虹现象研究郭立新１）２）吴振森２）（１）中国科学院陕西天文台临潼７１０６００）（２）西安电子科技大学物理系西安７１００７１）ＲａｉｎｂｏｗＳｃａｔｅｒｉｎｇｂｙａＭｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄＣｙｌｉｎｄｅｒＷｉｔｈａ２...     

阵列光栅压缩器的空域特性

 引入角度偏差、位移偏差作为拼接光栅系统的物理参数，定义了拼接光栅的孔径函数，利用傅里叶角谱理论研究了高斯脉冲入射拼接光栅压缩器后的远场分布特性。研究表明：出射脉冲仍然是高斯型脉冲，但包络中心发生偏移，偏移量由角度偏差量和光束口径决定;位移偏差引入的相位随着拼接光栅压缩器传递，其对远场焦斑的影响，取决于每片子光栅的非整数倍光栅常数的横向位移偏差和纵向位移偏差的综合作用。通过数值计算得到了各维偏差对阵列光栅压缩器空域特性的影响,计算表明:光栅面外角度偏差(俯仰左右)和条纹平行度偏差都必须控制在1 mrad以内，在此范围内，应将位移偏差控制在52 nm以内。     

高斯光束斜入射法布里-珀罗干涉腔后的反射光强分布

基于多光束干涉原理,推导了高斯光束斜入射法布里-珀罗干涉仪后的反射光强表达式.在此基础之上数值研究了入射角对高斯光束的反射特性的影响.研究结果表明:当法布里-珀罗干涉腔的腔长满足反共振时,随着入射角的增大,反射光的光强分散,峰值强度下降后呈现出幅度衰减的波动;峰值位置随着入射角的增大,呈现出幅度越来越小的振荡偏移;光斑大小随入射角的增大,呈现出幅度减小的振荡.     

Scattering by a spheroidal particle illuminated with a couple of on-axis Gaussian beams

An on-axis Gaussian beam for any angle of incidence is expanded in terms of the spheroidal vector wave functions. With such an expansion, the problem of interaction between a couple of on-axis Gaussian beams and a spheroidal particle is studied in the framework of the generalized Lorenz–Mie theory (GLMT). The scattering characteristics are described in detail, and numerical results of the normalized differential scattering cross section are presented.     

环形光束锥形衍射出射光场偏振特性及光场调控

环形光束的锥形衍射效应对于微粒的操控具有重要的应用价值.本文建立了环状高斯光束的锥形衍射模型,并基于Berry理论给出了线偏振态下环形光束锥形衍射出射光场的计算公式.理论仿真了环状光锥形衍射出射光场的偏振特性,得出环光锥形衍射出射光场的内、外亮环具有相互正交的偏振分布特性.搭建了线偏振态下环状高斯光锥形衍射的实验系统,实验验证了出射光场的偏振特性.针对环形光束锥形衍射出射光场具备的偏振特性,设计了一种组合偏振片,理论和实验研究了该组合偏振片对环光锥形衍射出射光场的调控.结果表明,随着组合偏振片方位角的变化,锥形衍射出射光场的内、外环强度发生周期性的变化.     

Generation of millimeter wave Gaussian beams and their propagation in a dielectric waveguide

Linearly polarized fundamental mode Gaussian beams were generated and coupled to a hollow circular oversized dielectric waveguide by placing the waist of the beam at the guide entrance. The transmission properties of the waveguide were characterized as a function of frequency for a variety of coupling conditions. These conditions included changes in the input beam waist radius, angle of incidence, and displacement perpendicular and parallel to the guide axis. It has been found that: 1.) power transmission is maximized when the waist of the input beam is centered at the guide input, injected normally, and has a radius of 0.43 times the waveguide radius, 2.) power transmission decreases rapidly with increasing angle of incidence and the rate of that loss increases with frequency, 3.) the waveguide preserves the linear polarization of the input beam, 4.) power transmission in the fundamental waveguide mode is not greatly affected by moderate displacements in the input beam position, and 5.) upon exit from the waveguide the launched EH₁₁ mode propagates as a fundamental mode Gaussian beam in the quasi-far field. The results compare favorably to the transmission theory of Belland and Crenn and approximately to the near and far field mode pattern theory of Degnan.     

双球粒子对任意入射单波束及双波束的散射

基于广义Lorenz-Mie理论,研究了双介质球粒子对任意角度入射波束的散射.将入射波束用球矢量波函数展开,推导了双介质球形粒子对任意入射单波束的散射方程;将该方法进一步推广,研究了双波束任意入射时的情况.以Gauss波束为例,对以上理论进行了数值验证,比较分析了单波束及双波束任意入射时散射特性随入射方向、球心距等参数的变化关系. 关键词： 广义波束因子 双球粒子 Gauss波束