光纤F-P腔反射面的形变与传感应用研究

建立了反射端面为弧形形变的光纤F P传感腔数学模型.将弧形形变的F P腔等效为阶梯分布的、环状、平行端面F P腔体的组合,结合多光束干涉理论,利用光强叠加处理方法对弧形腔输出光强进行数学建模.依所建模型仿真,提出弧形端面曲率大于300 μm时,利用弧形形变特性进行传感测量的可行性.选取腔长变动大、形变弧度小,平衡状态稳定性高的形变端面保证传感腔的高灵敏度和稳定的工作点.     

任意反射面速度干涉仪的研制及在激光状态方程中的首次应用

用于任意反射面的速度干涉仪（VISAR）在凝聚态物理、等离子体物理及惯性约束聚变（ICF）等领域都有广泛的应用,是冲击波传播相关的各种物理实验的重要诊断技术。这些实验包括高压状态方程实验、材料特性实验、瑞利-泰勒（R—T）不稳定性实验中的击波特性以及ICF冲击波的时间特性实验等。为了丰富状态方程的测试手段、拓展状态方程的研究内容,我们已着手研制VISAR速度干涉仪.     

广角任意反射面速度干涉仪条纹内爆对称性分析

提出在条纹相机前加载异形光纤面板或环转线光纤传像束实现广角任意反射面速度干涉仪（VISAR）条纹采样的诊断设计,发现采样位置坐标处于靶面某圆上。综合运用坐标变换、傅里叶变换、勒让德展开等方法提取广角VISAR条纹相位实现内爆对称性分析,并通过示例验证了其可行性。针对诊断方法的特点、光路设计、装置研发、数据处理等展开讨论,指出广角VISAR诊断内爆对称性的发展方向。运用该方法记录并分析广角VISAR条纹数据,可使靶丸内爆对称性诊断准确、直观、形象,能为惯性约束聚变中激光等离子体不稳定性、流体不稳定性等研究提供支撑。     

全光纤白光任意反射面速度干涉系统

对离散任意反射面速度干涉系统和全光纤白光任意反射面速度干涉系统（ＦＶＩＳＡＲ）作了较全面的分析，论证了全光纤任意反射面速度干涉系统的主要意义在于实现了理想的空间相干、等程干涉、以及方便灵活的延时设置和极低的系统损耗。给关细的设计要点，报道了所研制的低激光二极管功率实验系统。以该系统进行了霍布金森杆一维应力加载下的自由面速度测试。实验结果与阻抗匹配法计算结果吻合很好，并获得了加载减载过程中产生的自由     

反射面形状对光纤位移传感器光强调制特性的影响

为了分析反射面形状对单模光纤照射的光纤位移传感器光强调制特性的影响,建立了反射面不为平面时的光强调制特性函数模型.该模型基于单模光纤出射光场为修正近似高斯分布假设,通过引入反射面形状因子,分析了反射面形状因子对光强调制特性的影响规律.仿真结果表明,随着凹形反射面曲率半径值的增大,传感器特性曲线的前坡无显著变化,而后坡灵敏度增大,线性范围减小|随着凸形反射面曲率半径值的增大,传感器特性曲线的前坡仍无显著变化,而后坡灵敏度减小,线性范围增大|当曲率半径增大的一定值时,反射面的非平面性影响较小,其作用趋近于平面.     

Aberration-free two-thin-lens systems based on negative-index materials

Since the complete correction of all five monochromatic Seidel aberrations for a singlet lens with random shape or a two-thin-lens system is unprocurable merely by using the conventional positive-index materials both in theory and practice, this paper proposes that when one or both of the two lenses is/are made from negative-index materials, an imaging system composed of a pair of spherical thin lenses is possible to form a real image, in air, free from all five monochromatic Seidel aberrations. The calculated numerical solutions to the structural parameters of such lens systems possessing superior performance are provided and examples of them are illustrated for the given combinations of the two lenses＇ refractive indices, including an ultimately-remote imaging system.     

神光-III激光装置时标激光和任意反射面速度干涉仪探针光源产生技术

在惯性约束聚变研究中, 时标激光是对物理诊断数据进行分析的重要时间标尺, 而任意反射面速度干涉仪(VISAR)光源则是冲击波精密诊断必不可少的探针光源. 通过对物理需求的分析, 提出对时标激光与VISAR光源共用脉冲产生单元, 采用时分复用技术实现二者在同一台幅度调制器上的精密整形, 经1×2分束后再通过声光开关进行选择输出, 从而降低了系统造价, 便于集中控制. 采用了脉冲稳偏、高稳定空间放大、高精度温控谐波转换技术及可快速插拔精密复位的光纤耦合和传能技术, 实现了时标和VISAR光源脉冲的高稳定输出. 研制的时标激光系统可产生与主激光高精度同步的12路二倍频、4路三倍频时标信号, 为神光-III激光装置物理实验提供了重要的时间基准. 产生的VISAR光源脉冲在经过光纤系统和Nd: YAG棒状放大器后, 通过温控LBO晶体倍频, 然后经1 mm芯径的多模传能光纤传输至成像型VISAR系统, 为物理实验提供了单纵模、高亮度、可精密整形的脉冲激光. 系统已用于VISAR诊断物理实验, 获得了完整的冲击加载、减速的图像, 从而为冲击波调速及相关高压物理实验提供了可靠的技术手段.     

自由反射面设计中的椭流面光滑化研究

基于配焦椭流面的光学自由曲面设计具有几何意义明确、设计灵活和优化思路清楚等优点,但也存在表面不光滑的弊端。为了将每个椭流面片尽可能地光滑拼接,从边缘一点为起始位置开始构建自由反射面,先在方向构建光滑的椭流面,然后通过调整能量分配的方法,减小曲面在方向的不连续性。通过仿真验证,此方法可在2 min内完成对40 000个椭球面片的计算处理,构建的曲面保证能量在目标面上均匀分配的同时在连续光滑性上也有很大提高。