Nd:YAG方形薄片激光器3维温度及热应力的数值模拟

 在有限差分迭代方法的基础上,利用MATLAB程序模拟计算了在超高斯泵浦光连续作用下Nd:YAG薄片激光器中方形薄片介质的3维瞬态和稳态温度分布。根据热平衡微分方程和热弹性体边界条件,由3维温度分布数值模拟了介质的3维位移和热应力。有限差分迭代方法避免了常规的有限元法需要求解超大稀疏矩阵而导致的占用系统的内存数增加和计算速度等问题。模拟计算得到的介质温度分布和应力分布与实验结果相符合。     

基于亚波长偏振光栅的偏振光分束器设计

利用琼斯矩阵和矢量傅里叶系数方法分析了二元亚波长偏振光栅的偏振特性和衍射效率,并给出了相应的数学解析式.研究发现,通过入射光的偏振可以控制不同衍射输出级的偏振态,且0级输入偏振态与输出偏振态始终相同,而其它级次除线偏光外都与入射偏振态相反.当二元亚波长偏振光栅的位相延迟分别设置为0.62π和π时,可以将二元亚波长偏振光栅设计为1→3或1→2的偏振光分束器,且分束器具有衍射效率高、宽带宽、对入射角的变化不甚敏感的特点.     

阶跃光纤低阶线偏振模的M2因子分析

针对阶跃光纤输出低阶线偏振模（Linear Polarization,LP）,利用二阶距定束宽,多点拟合法计算了几个低阶LP mn模相干和非相干叠加时的M2因子.结果表明,对同一LP mn模式,光纤的归一化频率参量V减小到截止频率时,M2因子出现峰值;当V远离截止频率时M2因子趋于一定值.低阶LP mn模非相干叠加时,叠加后的较高阶模成分越大,合成光束的光束质量越差,光束在一定的条件下可能比基模更接近于理想高斯光束;而相干叠加时,合成后的M2因子可以大于参与叠加的较高阶模的光束质量因子.     

激光等离子体效应对细胞烧蚀特性研究

研究对比了激光直接辐照、聚焦辐照以及激光等离子体辐照三种辐照方式下,洋葱表皮细胞的烧蚀特征,并基于激光辐照的热力学特性对细胞的温升以及相变过程进行分析。观察发现： 直接辐照对细胞的杀伤效果很不明显;聚焦辐照会引起焦点附近细胞的断裂以及脱水;激光等离子体辐照作用下,细胞会呈现大面积的去除,断裂边缘粗糙,且细胞层有叠加现象。理论分析发现,激光等离子体具有热效应、辐射电离及冲击波效应等,会增加激光脉冲能量到细胞的沉积、以及对细胞冲击剥离等,从而会大大增加细胞的杀伤范围和效率,可用于对细胞进行大面积杀伤。     

二维随机介质中模式的空间局域化分布

基于随机激光的时域理论,利用时域有限差分法(FDTD)数值求解麦克斯韦方程组和速率方程组,利用分区域计算法,分别计算了整体和局部泵浦二维随机介质时,不同泵浦强度下,不同区域的辐射谱,得出了随机介质中模式的空间局域化分布。计算结果显示,同样条件下不同区域的辐射谱是不同的,且随着激励源泵浦强度的变化,随机激光辐射始终集中在介质中某几个固定区域,但各个区域的随机激射效率不同,在区域之间存在模式的空间范围重叠。利用该方法,可以分析介质的随机分布对随机激射的影响,理论上可以为高激射效率的伪随机介质制备提供一定指导。     

电压调控多种金属膜波导特性研究

采用自由空间耦合的方法,激发双面金属包覆波导中的超高阶导模,通过在双面金属包覆介质波导的两个金属膜上加不同的电压,改变导波层铌酸锂的厚度和折射率,得到不同参数下的衰减全反射谱,从而验证超高阶导模的偏振不灵敏性及对导波层厚度和折射率十分灵敏的特殊性质,实验结果与理论相吻合。比较相同条件下反射率的变化,得到铝包覆波导的灵敏度要高于金包覆波导。所得结果对集成光电子器件的研制有一定的参考价值。     

增益介质位置对腔外倍频效率的影响

采用MgO掺杂的周期性极化铌酸锂晶体作为非线性晶体,搭建了线性平-凹腔结构的外腔式倍频系统,分析了增益介质和输入耦合镜之间的距离对二次谐波转换效率的影响。实验中,使用光纤耦合二极管泵浦Nd: YVO₄激光器作为基频光源,通过改变增益介质和输入耦合镜的间距,测量了激光器的纵模数量、锁模脉冲稳定性、基频光线宽以及光-光转换效率。实验结果显示,增加增益介质和输入耦合镜之间的距离,可以在一定程度上提升自锁模脉冲的稳定性并有效减小基频光线宽。当泵浦功率较高时,适当增加该间距可以有效提升二次谐波转换效率。     

线偏振相位涡旋光束的像散特性

提出采用像散系数表征涡旋光束的像散特性。利用螺旋相位板产生了线偏振相位涡旋光束,并对其光束质量及像散特性进行了实际测量。数值模拟了不同拓扑荷数的涡旋光束的传输特性及光束质量,分析了像散系数随拓扑荷数变化的规律,结果表明:当拓扑荷数为整数时,光束无像散,像散系数为零;当拓扑荷数为半奇数时,光束的像散特性明显,像散系数达到极大值;随着拓扑荷数整数部分的增加,像散系数的极大值减小。     

Spatial and temporal distribution of Q-switched laser pulses in multimode regimes

The spatial and temporal distribution of Q-switched diode-pumped solid-state laser （DPSSL） pulses is investigated in multimode regimes. A theory model of spatial and temporal distribution of multimode Q- switched DPSSL pulses is established. The influences of position, initial inversion population density, and mode ratio on pulse width are studied. The results show that the pulse expands in the position wherein two or more mode intensities are equivalent, and the pulse building time difference of the modes are less than one mode pulse width. These results can be applied in pulse compression and mode composition.