高功率激光放大器中光束的成丝和B积分

研究了高功率激光放大器中光束的成丝问题，利用弗兰兹－诺德威克（Frantz-Nodvik)模型将准稳态波动议程推广到介质有饱和增益的情形，进而得到高功率激光放大器中小尺度调制的传输方程，在小信号增益和饱和增益情形下，分别得到了小尺度调制方程的精确解析解和数值解。结果表明，对于相同的输入光强，增益使小尺度调制增益谱的范围加宽，最快增长频率增高，最大增长率提高；同时，在放大介质中，小尺度调制的最快增长频率和最大增长率还随传输距离变化，增益饱和效应使小尺度调制的增长速度以及B积分的增长低于无饱和放大情形。  

增益(损耗)介质中高功率激光束的小尺度自聚焦理论研究

将Bespalov-Talanov理论推广到介质有增益(损耗)的情形，揭示了在介质有增益或损耗从而 光强随传输距离变化的情况下小尺度自聚焦的特性.主要是在一定的输入功率下，小尺度调 制增长的临界频率、最快增长频率及其对应的最大增益(B积分)均随介质增益或传输距离的 增大而增大；对于确定的输出功率，随介质增益的提高，B积分值变小，同时最快增长频率 向低频方向移动.利用局部能量守恒定律唯象地研究了增益和损耗对激光束成丝的影响，发 现增益使成丝距离延长而损耗使成丝距离缩短.讨论了介质增益和损耗对高功率激光放大器 设计的影响.尽量使激光器在小输入高增益状态下运行，可以从某种程度上抑制因小尺度自 聚焦而导致的介质破坏效应.  

宽频带激光自由空间传输的调制特性研究

基于惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,研究了宽带光束在菲涅耳衍射区的自由空间传输特性,得到宽带光束传输的调制深度与光束带宽Δλ及菲涅耳数F的变化关系。结果表明:一定的带宽对光束的均匀性有适当的改善;当光束的带宽Δλ<2λ0/F时,带宽越大,光束越均匀;当带宽满足条件Δλ=2λ0/F时,菲涅耳衍射完全消失;在一定的菲涅耳数范围内,宽带光束的调制深度随菲涅耳数振荡变化,振荡曲线的主极大值和次极大值分别出现在菲涅耳数为奇数和偶数处,而极小值则出现在菲涅耳数F=2k±1/3(k=1,2,3,…)处,在极小值处光束的均匀性最好。  

用光线矩阵元表达的菲涅耳数

导出了复杂光学系统中任一观察面对入射面光阑的菲涅耳数表达式N=(a(?)-(?))[(A/B) (l/R)].它是用光学系统的光线矩阵元表示的,具有较大的普遍性.引入了有效传输距离的概念:L_(eff)=B/A,它反映了光学系统对衍射场的影响.对一些常见的典型光学系统给出了菲涅耳数的具体表达式.对高功率激光系统中真空空间滤波器的像传递作用给出了理论证明,并导出完善像传递的必要条件.最后,把菲涅耳数推广到复数域,并用于研究截断高斯光束的衍射问题.  

4程放大光路自动准直系统研究

 激光束光路自动准直系统用于神光 Ⅲ原型装置光束精密准直。针对神光-Ⅲ原型的总体要求和主光路，结合光路自动准直的关键技术，充分考虑了其4程放大主空间滤波器的4个小孔空间分布和光学位置的特点，利用小孔像传递的原理，设计出一套优化、合理的4程放大的光路准直总体方案，并且在多程放大实验平台上得到了充分的验证和考核。  

LiNbO3电光偏转器的研究

从电光效应出发，对ＬｉＮｂＯ３电光偏转器的基本品质因子进行研究，导出了偏转器的设计公式，用有限差分法计算了四柱面电极电光偏转器的电场分布，对不同结构参数，给出了梯度线性度和结构因子。  

光束成丝的非线性理论

在考虑调制场和本底场之间有能量交换的情况下，研究了小尺度调制场的非线性演化过程，结果表明，受到小尺度调制的光束在传输过程中有可能经历周期性成丝过程，通过与Bespalov-Talanov(B-T)关于成丝的线性理论比较，发现B－T理论给出的最快增长频率和临界频率等结果在非线性演化过程中仍然是适用的，但其给出的调制增长纺只在调制场的初始增长阶段与本文的非线性理论一致，此后，调制场的增长速度低于指数形式的增长速率，达到某个最大值后将经历周期性变化过程。  

高功率激光放大器脉冲的整形设计

 针对惯性约束聚变实验对激光驱动器脉冲波形的要求，将优化控制模型理论运用于计算激光放大器输入脉冲的预补偿波形，得到了与实验基本一致的结果。同时给出了我国新一代高功率激光器“神光 Ⅲ”装置主放大器级输入脉冲波形的设计要求。  

钕玻璃高功率激光系统中的空间滤波器的基本研究

本文在阐明多级空间滤波器像传递对改善光束质量作用的同时,对滤波小孔的选择进行了细致的理论探讨和数值计算。并对多级空间滤波器的景深提出了新的观点。对滤波器的精调提出了一套新的实验技术。