A sound ray tracing algorithm in three-dimensional heterogeneous media based on wavefront traveltimes interpolation

A kind of three-dimensional（3-D） sound ray tracing algorithm in heterogeneous media is studied. This algorithm includes two steps： the first step computes the wavefront traveltimes forward; the second step traces the sound rays backward. In the first step, the computation of wavefront traveltimes at discrete grid points from the sound source, was found on Eikonal equation solutions and carried out by GMM （Group marching method） wavefront marching method based on level set. In the second step, sound ray tracing was proceeded gradually from the receiver to each cell towards the sound source, with wavefront traveltimes computed in the first step. Time values on arbitrary positions in each cuboid cell can be expressed by linear interpolation of wavefront traveltimes at the same cell＇s grid points. Thus, an algorithm of 3-D sound ray tracing in heterogeneous media is put forward. The simulation results indicate that this method can improve both the accuracy and the efficiency of 3-D sound ray tracing greatly.     

声光调Q的Nd:YVO4晶体1342 nm激光器

报道了采用光纤耦合激光二极管(LD)模块端面抽运Nd:YVO4晶体实现高功率、高重复频率声光调Q 1342 nm波长的激光输出,以及采用考虑增益频谱分布的调Q速率方程模型仿真研究该脉冲激光器的结果.在激光器注入总功率40 W的情况下,可得到最高工作重复频率100 kHz;在50 kHz重复频率工作条件下,可得到11.0 W的平均输出功率及稳定的脉冲输出.应用与介质增益频谱相关的调Q速率方程模型对该脉冲激光器进行了仿真研究,得到了脉冲宽度、脉冲峰值功率、脉冲建立时间等计算结果,还给出了输出在频谱上的分布以及谱宽,并与实验结果进行了比较.考虑增益频谱分布的调Q速率方程模型不仅可以应用于分析、设计脉冲激光器的频谱,而且由于考虑了增益在频谱上的实际分布,基于该模型的仿真计算可以获得比传统单频调Q速率方程更为接近实际的结果.     

Nd:YVO4声光调Q腔内倍频457 nm蓝光激光器

脉冲蓝光激光器在水下探测、水下通信和遥感方面有着重要的应用前景。根据高斯光束传输的ABCD矩阵,设计了对热效应不灵敏的Z型谐振腔。利用808 nm激光二极管(LD)端面抽运Nd:YVO4晶棒,在室温下实现了4F3/2→4I9/2准三能级激光谱线跃迁。通过声光调Q和LBO腔内倍频,获得了稳定的高重复频率、高峰值功率457 nm蓝光激光输出。当抽运功率为30 W时,在重复频率为10 kHz下,获得最大单脉冲能量为56 μJ ,脉冲宽度为217 ns,峰值功率达258 W; 在重复频率为20 kHz下,获得最大平均功率为760 mW,脉冲宽度为261 ns,峰值功率为146 W。在最大平均输出功率下测量了脉冲457 nm蓝光激光器的功率稳定性,20 min之内其最大不稳定度小于2%。     

二极管侧面抽运Nd∶YAG/KTP腔内倍频百瓦级绿光激光器

为了获得百瓦级激光二极管侧面泵浦绿光激光器,设计了双棒串接、双声光调Q的Z型谐振腔结构。依据光束传输矩阵,通过软件模拟并计算了激光晶体内基模半径随屈光度的变化以及倍频晶体附近腔内光场在子午面和弧矢面内的分布情况,筛选出理想的谐振腔参数。在总泵浦功率1080W,声光调Q重复频率为10kHz时,获得532nm绿光最大平均输出功率为174.1W,脉冲宽度为160ns,光-光转换效率为16.1%,光束质量因子M2x＝9.63,M2y＝9.78。实验结果表明,使用双棒串接、双声光调制Z型腔结构,可以获得百瓦级高功率高光束质量532nm绿光输出。     

反常氧化碲声光偏转器控制理论研究

根据晶体的声光特性以及反常布喇格衍射的Dixon方程,得出了氧化碲声光偏转器在反常布拉格衍射条件下的参量矢量关系.分析了超声波方向、入射光角度、衍射光角度与声波频率之间的关系.针对卫星光通信中衍射角固定的应用情况,通过数值求解和参量拟合,建立了一个基于平面方程的简单控制模型.利用该模型可以很快得到超声控制频率,使衍射角固定不变.     

声光可调谐滤波器(AOTF)消色散设计

介绍了非共线声光可调谐滤波器的构成及基本原理,计算了非共线声光可调谐滤波器衍射出的±1级衍射偏振光的偏转角,采用在光路中添加光楔的方法补偿非共线声光可调谐滤波器晶体色散引起的图像漂移.分析结果表明使用TeO_2材料设计的光楔在楔角为7.6°的时候可以控制图像漂移在一个像元以内,并在400～900 nm的工作波段范围内满足稳定成像的要求.     

紧凑型LD端面抽运Nd:YAG内腔三倍频准连续355 nm紫外激光器

报道了一台LD端面抽运Nd:YAG晶体内腔三倍频355 nm激光高效率、高峰值功率准连续输出的全固态紫外激光器.激光腔采用紧凑型平平直腔,腔长仅106 mm.当注入抽运功率为5.73 W、重复频率为9 kHz时,获得163 mW的355 nm激光准连续输出,光光转换效率达到最高2.84％.当注入抽运功率为6.7 W重复频率为5 kHz时,获得最高174 mW的355 nm激光准连续输出,输出功率短期不稳定性为5％,光束质量因子M²为3.79.当注入抽运功率为5.73 W、重复频率为2 kHz时,获得112 mW的355 nm激光准连续输出,峰值功率最高达到9.15 kW.通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔结构,实现了中小功率准连续输出的全固态紫外激光器的小型化、便携化,进一步拓宽了紫外激光器的应用领域. 关键词： LD端面抽运 内腔三倍频 Q')" href="#">声光调Q 紫外激光     

高效高稳定高光束质量声光调Q绿光激光器的研究

通过优化双棒串接直腔结构设计,利用大功率LD侧面抽运、声光Q开关、Ⅱ类相位匹配S-KTP内腔倍频获得高效大功率绿色激光输出.当抽运电流为45 A、重复频率为15 kHz时,激光平均功率为132 W,光—光转换效率为132％,脉宽约为120 ns.在输出130 W时,测得1 h功率不稳定度小于05%,光束质量因子M²为67.对高功率抽运情况下激光介质的热透镜效应以及谐振腔稳定运转工作区域也进行了理论分析和实验研究. 关键词： 绿光激光器 腔内倍频 声光调Q LD侧面抽运     

不同脉冲重复频率下抽运方式对全光纤声光调Q激光器性能的影响

在不同初始边界条件下数值求解描述全光纤声光调Q双包层光纤激光器的速率方程,得到前向抽运结构和后向抽运结构下激光器上能级粒子数在增益光纤中的分布,以及脉冲能量、平均功率、脉宽、光纤中储能与脉冲重复频率、抽运合束器对信号光透过率、抽运功率的相互关系.从谐振腔内放大自发辐射光的产生影响谐振腔损耗的角度分析仿真结果,并实验验证两种抽运方式对输出脉冲功率和脉冲宽度的影响.结果表明：不同脉冲重复频率下抽运方式会对全光纤声光调Q激光器性能产生显著影响,为获得较好的脉冲输出性能,在重复频率较低 关键词： 光纤激光器 Q')" href="#">声光调Q 抽运方式     

Analysis of the deviation of the diffracted beams caused by acousto-optic tunable filter in multispectral imaging

The deviation caused by acousto-optic tunable filter(AOTF) diffraction in multispectral imaging is analyzed through derivation calculus of the deviation angle.The rotatory polarization of acousto-optic crystal is taken into account in this analysis.The relationships between the polar angle of the incident and the diffracted beams are acquired by using the momentum-matching condition.During the diffraction of the incident beams,far more deviations are induced.