激光陀螺中背向散射的研究

为了研究谐振腔形状变化对激光陀螺中背向散射的影响,基于矢量叠加理论,分析了激光陀螺背向散射源及其对总的背向散射的影响.根据背向散射对顺逆时针光的耦合作用,推导出了总的背向散射系数与顺逆时针旋转光光强的关系式.基于这一关系,设计实验,通过施加电压使谐振腔反射镜到不同位置来改变光腔形状变化,同时测量光强交流量的振幅,得到了总的背向散射系数的变化曲线.通过与仿真结果对比,验证了背向散射的矢量叠加理论.     

激光陀螺中的光学抖动及其对锁区的影响分析

为了提高激光陀螺的性能,提出利用光学抖动改善陀螺锁区的方法.研究了环形光路中背向散射对锁区的影响,理想状态下可以消除陀螺的零阶锁区.在微扰条件下对光学抖动下陀螺腔内的光路变化进行了分析计算,得到了使陀螺锁区达到最佳改善的理论光学抖动量并进行了实验研究.实验结果表明:光学抖动可以起到类似机械抖动加噪的效果,改善陀螺的零偏稳定性.     

硅基微光学谐振式陀螺瑞利背向散射噪声分析

阐述了硅基微光学陀螺(MORG)结构中瑞利背向散射噪声的产生机理,并创建了硅基微光学陀螺光路的静态与动态理论模型,公式化地描述了硅基二氧化硅谐振腔中的该噪声特性,并通过软件算法仿真综合分析了硅基微光学谐振式陀螺中瑞利背向散射噪声与主信号强度之间的关系,以及其与反向光信号的干涉信号对主信号的影响.分析了瑞利背向散射噪声信号对谐振腔性能的影响,定量分析了此噪声对谐振腔清晰度、陀螺极限灵敏度的影响.提出了抑制系统中该噪声的方案,并搭建实验装置,利用提出的解决方案对系统进行了优化,实验验证了理论分析的结果.     

曲率变化对激光陀螺损耗及性能的影响研究

为了研究曲率半径变化对激光陀螺性能参数的影响,基于谐振腔理论,建立了衍射损耗理论计算模型,通过仿真计算了曲率变化引起激光陀螺束腰的变化,从而导致衍射损耗的变化。从光阑处衍射损耗对陀螺背向散射的影响出发,分析了束腰对激光陀螺性能的影响。通过分析计算得出:当反射镜曲率变化小于0.3 m时,引起衍射损耗变化3%,导致零偏最大变化约0.013;当反射镜曲率变化0.6 m时,引起衍射损耗变化约15%,导致零偏最大变化约0.021;而曲率半径变化大于1.5 m时,衍射损耗变化达30%以上,这将引起谐振腔失谐即无法产生激光振荡。通过改变不同曲率,测量陀螺腔损耗和性能,所得的试验结果和理论计算一致,曲率半径变化对衍射损耗和陀螺性能影响较为显著。     

谐振式光纤陀螺背向散射噪声抑制研究

背向散射噪声是谐振式光纤陀螺的主要噪声之一。基于载波抑制法降低背向散射噪声的原理,建立了温度和电压对陀螺零偏影响的数学模型,理论证明此方法受温度影响较大且对电路要求较高。提出了三频差动谐振式光纤陀螺新方案,该方案通过谐振腔内运行三束频率间隔较大的光波来抑制背向散射噪声。与传统二频闭环陀螺进行了对比试验,结果表明:新方案能有效地降低陀螺噪声,最大陀螺零偏和零偏稳定性改善约4倍。     

谐振式光学陀螺环形谐振腔内背向反射研究

背向反射是谐振式光学陀螺(ROG)中的主要噪声之一.通过光波场叠加的方法,建立了环形谐振腔内的单点反射模型,得到系统中背向反射噪声引起的系统标度因子误差与环形谐振腔内反射参数的解析表达式.利用该表达式,通过Matlab进行数值拟合,分别对谐振式光纤陀螺系统(R-FOG)和谐振式微光学陀螺系统(R-MOG)中的背向反射噪声进行理论分析和比较.实验中,通过一定的措施抑制了系统中的背向反射噪声,分别得到R-FOG和R-MOG系统的开环输出信号.通过理论分析和实验验证背向反射噪声在R-MOG中的影响较大.为ROG中背向反射噪声的抑制及ROG系统的搭建提供了理论和实验依据.     

半导体抽运Yb：YAG五镜腔KLM激光器理论分析计算

对半导体抽运的Yb∶YAG克尔透镜锁模激光器进行理论分析计算,分析五镜谐振腔和四镜谐振腔的稳区不同,利用稳区范围变化对五镜谐振腔稳定锁模机理做出合理解释.详细计算分析Yb∶YAG激光器内克尔调制效应对锁模的影响,获得最佳腔参量.在腔内没有插入硬光阑的情况下,利用五镜腔实现了Yb∶YAG晶体克尔透镜锁模运转.理论分析和实验结果相符.     

半导体抽运Yb∶YAG 五镜腔KLM激光器理论分析计算

对半导体抽运的Yb∶YAG克尔透镜锁模激光器进行理论分析计算,分析五镜谐振腔和四镜谐振腔的稳区不同,利用稳区范围变化对五镜谐振腔稳定锁模机理做出合理解释.详细计算分析Yb∶YAG激光器内克尔调制效应对锁模的影响,获得最佳腔参量.在腔内没有插入硬光阑的情况下,利用五镜腔实现了Yb∶YAG晶体克尔透镜锁模运转.理论分析和实验结果相符.     

构成环形谐振腔的光子晶体微镜设计

研究了光子晶体作为陀螺谐振腔空间微镜的应用,基于平面波展开法计算了光子晶体能带结构和带隙分布图,利用时域有限差分方法对三角晶格介质柱结构微反射镜的传输特性进行了研究,讨论介质柱半径和晶格周期对反射率的影响,并给出优化结果和参量.对输入输出镜进行了初步探索设计,初步给出优化结构.基于介质柱光子晶体微镜的环形谐振腔不仅能实现单片集成还能实现光在空气中传输来大幅度减小克尔和法拉第效应,以及背向散射等影响,这对于研究高准确度谐振陀螺提供了新思路.     

激光陀螺锁区最小化控制技术

通过分析激光陀螺锁区的形成原因,给出了锁区最小化控制的基本原理.由激光陀螺谐振腔相向传播光束的输出特性,说明了常规锁区控制方案存在的缺点.从激光陀螺基本方程推导出锁区误差判别信号,提出了基于拍频信号和腔长信号迭加放大的高信噪比锁区控制方案,对交变偏频和常值偏频激光陀螺均适用.运用该项技术,实现了对某型激光陀螺的全温范围内的锁区最小化控制.     

正支共焦非稳腔的离焦像差特性

 正支共焦非稳腔在出光过程中易受环境扰动而造成腔长失调，易受热积累影响而使腔镜变形，从而使输出光束产生离焦像差和部分其它像差。为了实现对离焦像差的校正，针对不同的产生原因，提出了2种离焦像差特性分析方法：一为腔镜相对位置失调引起的离焦像差特性理论分析方法，它是另一种分析方法的基础；二为腔镜变形引起的等效腔长变化导致的离焦像差特性分析方法，它是实际激光器中的主要分析方法。得到了离焦像差与腔长的特性关系和离焦像差与腔镜变形量之间的特性关系。研究表明：腔长改变和腔镜变形对离焦像差的影响本质是一样的，都是改变了谐振腔的共焦点位置；腔长改变或腔镜矢高变化与离焦像差都成近似的线性关系。实验验证了离焦像差特性分析方法的有效性，最后指出离焦像差特性可作为激光器中离焦像差动态补偿的有效依据。     

硅微机械F-腔可变衰减器光学特性分析

一种新型的硅微机械F P腔可变衰减器 ,具有体积小、插入损耗低、调节精度高等优点 ,介绍了其基本结构、基本原理。分析了F P腔两个反射镜的光学特性对F P腔性能的影响 ,包括两反射镜反射率对插入损耗、最大衰减量、工作范围的影响 ,以及F P腔腔长与衰减量之间的关系 ,分析了这种衰减器的带宽响应。衰减器体积只有 2 0 0× 2 0 0× 30 0 μm左右 ,插入损耗小于 2dB ,最大衰减量为 44dB左右。     

Observation of self-oscillation in ring cavities with sodium vapor phase conjugate mirrors

We present two kinds of ring cavities with phase conjugate mirrors. One cavity requires a tuning condition while the other one can oscillate independently of the cavity length. Both cavities have been experimentally studied using a sodium vapor phase conjugate mirror. Oscillations occur without any other gain medium inside the cavity. A strong correlation between the beams propagating in opposite directions in the cavity is observed.     

衰荡腔测量中的腔参数选择

 基于谐振腔失调灵敏度参量随腔长的变化关系，提出了一种衰荡腔，它是由共焦腔将腔长缩短为原来的0.73得到的稳定腔。根据光束传输规律和失调腔矩阵方法，以及光腔衰荡法测量原理和曲线拟合方法，建立了腔长、腔镜角度失调下光腔衰荡法的反射率测量模型。通过数值模拟，研究了这种稳定衰荡腔中，腔微小失调对反射率测量结果的影响，并与相同失调情况下共焦衰荡腔的测量结果进行了对比分析。结果表明，这种稳定腔用作衰荡腔，测量结果受腔镜角度失调影响较大，而受腔长失调影响小；其长度较短，便于工程应用；衍射损耗较小，测量精度高。     

Entanglement transfer from two-mode squeezed vacuum light to spatially separated mechanical oscillators via dissipative optomechanical coupling

In this paper, we propose a scheme to generate an entangled state between two spatially separated movable mirrors by injecting the two-mode squeezed optical reservoir to the dissipative optomechanics, in which the movable mirrors can modulate the linewidth of the cavity modes. When the coupling between the mirrors and the corresponding cavity modes is weak, the two driven cavity fields can respectively behave as the squeezed-vacuum reservoir for the two movable mirrors by utilizing the effect of completely destructive interference of quantum noise. Thus the mechanical modes are prepared in a two-mode squeezed vacuum state. Moreover,when the coupling between the two mirrors and the cavities modes is strong, the entanglement between the two movable mirrors decreases because photonic excitation can preclude the completely destructive interference of quantum noise, but the movable mirrors are still entangled.     

COIL腔镜高反射率精密测量系统的可靠性分析

 利用光腔衰荡光谱技术，建立了氧碘化学激光器腔镜高反射率的精密测量系统。对用直型衰荡光腔时可能影响测量系统精度的各种因素进行了系统的实验研究。采用直型和折叠型衰荡光腔，检测了氧碘化学激光器高反腔镜在1.315μm的反射率。实验测得COIL凹面高反腔镜反射率为99.770％；平面高反镜反射率为99.917%，测量精度约为10^-5。结果表明，该系统可以精密测量氧碘化学激光器腔镜的高反射率，测量结果精确可靠。     

Stationary entanglement between macroscopic mechanical oscillators

We show that the optomechanical coupling between an optical cavity mode and two movable cavity mirrors is able to entangle two different macroscopic oscillation modes of the mirrors. This continuous variable entanglement is maintained by the light bouncing between the mirrors and is robust against thermal noise. In fact, it could be experimentally demonstrated using present technology. Received 2 September 2002 / Received in final form 10 October 2002 Published online 7 January 2003     

A multimode model of a waveguide laser cavity with mirrors of arbitrary radius of curvature

A multimode model is developed to determine optical losses in a waveguide laser cavity of cylindrical symmetry with mirrors of arbitrary radius of curvature. Within the framework of the model, it is possible to vary the parameters of the resonator: waveguide length, distance between the waveguide and mirrors, radius of curvature of the mirrors in a wide range taking account of mutual conversion of up to 10 waveguide modes and 20 modes of free space. The model was applied successfully to determine the optimal geometry of a semiconfocal cavity. A. N. Sevchenko Scientific-Research Institute of Physical Problems, 7 Kurchatov Str., Minsk, 220064, Belarus; e-mail: v.saetchnikov@rfe.bsu.unibel.by. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 66, No. 6, pp. 779–783, November–December, 1999.     

Research on OEF geometry control algorithm in dual-galvanometric laser scanning manufacturing

For the dual-galvanometric laser scanning manufacturing, the traditional geometry algorithm-fθ only considered the distance between the two swaying mirrors, the distance between the swaying mirror and the convex lens, the mirror swaying angle, and the lens focal length. And it could not correctly express the manufacturing track which was made geometry distorted. Based on analysis, a creative geometry control algorithm - optical entire factors (OEF) was brought forward. From the creative algorithm it can be known that OEF geometry control algorithm was concerned with not only the distance of the two swaying mirrors, distance between the swaying mirror and the convex lens, mirror swaying angle, and lens focal length, but also the lens central height, lens convex radius, and medium refractive index. The manufacturing system can manufacture satisfied geometry with the creative double ends approach (DEA) control model based on OEF in the experiments.     

高效率599 nm Ba(NO3)2外腔喇曼激光器

橘黄色波段固体激光器在基于荧光探测的生物医学诊断和显示等众多方面有着广泛的实际应用. 报道了利用532 nm的Nd∶YAG倍频激光抽运外置喇曼腔内的硝酸钡晶体,获得高效率的599 nm橘黄色喇曼激光的实验结果.对外置喇曼腔实验装置和运转参量进行了优化,喇曼振荡腔由对二阶斯托克斯光有最优化反射率的腔镜构成,对实验中所得到的二阶斯托克斯喇曼激光脉宽压缩及出现双尖峰的现象进行了分析.当抽运光功率达到4.1 W时,获得二阶斯托克斯喇曼激光功率为710 mW,输出光中心波长为599.38 nm,半峰全宽（FWHM）为1.1 nm,激光器最大光光转换效率为17.5%,斜率效率为24.8%.