脉冲波在空间等离子体介质中传播的矩分析及其应用

根据随机介质波传播理论，开展脉冲波在星际空间等离子体介质中的传播特性的分析方法研究.在强起伏条件下，推导双频互相关函数的二阶矩和四阶矩方程，利用不同电子密度模型，计算双频衍射强度相关函数和闪烁指数，并应用到闪烁的动态谱观测和相关分析中，得到自相关图谱、相关带宽和相关时间等闪烁特征参数，为脉冲在等离子体中的传输特性的分析，提供必要的理论基础.     

随机粗糙面激光脉冲散射四阶统计特征

依据基尔霍夫近似,推导出一维高斯随机粗糙面四阶统计特性解析式,并获得脉冲波入射下粗糙面双点双频四阶矩互相关函数.数值计算不同入射角,不同高度起伏和相干长度,随机粗糙面双点双频四阶矩互相关函数随相干频谱带宽频差,散射角的变化情况.计算结果表明,高度起伏和相干长度对粗糙面散射四阶统计特的影响很大,粗糙面越光滑,在镜反射方向有最大的四阶矩散射峰值和小的相关带宽.随着粗糙度增加,随机粗糙面脉冲散射的四阶矩的相干分量减弱,展宽现象明显;而相干带宽频差越大,四阶矩衰减越快. 关键词： 四阶矩统计特征 双点双频互相关函数 随机粗糙面 脉冲波散射     

大气环境下用于瞄准的激光波束传播特性研究

针对激光瞄准过程中的光斑偏移现象,结合修正的Von Karman谱的折射指数起伏和Hufnagel-Vally湍流模型上的近似积分,研究了高斯脉冲光束在湍流大气中远场水平以及斜程传播时的脉冲展宽和闪烁指数,分析了强湍流条件下1.06 μm准单色光斜程大气传输光强分布与脉冲展宽的关系,对数值结果进行比较,发现远距离传输中波长和距离对波束瞄准偏差影响较大.从理论和实验上对大气环境下激光光斑瞄准偏差进行了分析研究,研究结果表明:将激光光斑全场数据及分析结果应用到现有偏差补偿算法中,可以实现激光瞄准偏差的有效补偿,在大气能见度1 km～3 km范围内,激光瞄准偏差测量误差σA≤0.1 mrad.     

沙尘天气下能见度对光脉冲时延和展宽的影响

针对激光脉冲在沙尘天气中的时延和展宽问题,以光信号在离散介质中的传输理论为依据,求解了脉冲信号在传播过程中的双频互相关函数,推导了沙尘天气下的脉冲响应。通过分析沙尘天气中不同能见度下激光脉冲时延和展宽的变化情况,得到了激光脉冲的时延量和展宽量与沙尘能见度间的关系,并分别研究了波长为3.8、7.6和10.6 mm的激光脉冲的时延和展宽与沙尘天气中大气能见度间的关系。结果表明:在波长一定的情况下,激光脉冲的时延量和展宽量随能见度的增加呈负指数形式减小,并逐渐趋于稳定值。同时,在能见度一定的情况下,激光脉冲的时延量和展宽量会随信号波长的增加而增加。     

大气湍流中超短高斯激光脉冲的时间域展宽模型研究

穿过大气湍流的高斯激光脉冲在时间域的展宽行为与高斯脉冲通过理想高斯滤波器后的时域展宽行为相似。因此,为了激光通信信道仿真的需要,提出用级联巴特沃斯滤波器来逼近理想高斯滤波器的方法对这种时间域上的展宽行为进行建模。逼近后的高斯滤波器的3dB频率点与大气湍流的物理参数(包括折射率结构常数和湍流外尺度)和传播几何路径长度联系在一起,从而将高斯脉冲的展宽与所通过的大气湍流环境参数相结合并得到了模拟高斯脉冲展宽的解析表达式。该模型和由模型参数表示的高斯脉冲展宽的解析表达式不仅在湍流弱起伏区有效,而且在从弱起伏到中等起伏再到强起伏的整个区域中都有效。     

啁啾系数对飞秒脉冲的分裂及光谱性质的影响

利用预估校正-时域有限差分法求得不含慢变包络近似和旋转波近似的全波Maxwell-Bloch方程的数值解,在Λ型三能级原子介质中研究了啁啾系数C对传播中的飞秒Gauss型脉冲分裂情况及光谱性质的影响.结果表明:面积小于等于3π的啁啾脉冲在介质中不出现分裂,但脉冲啁啾会引起脉冲频谱的震荡;对于4π面积啁啾脉冲,啁啾系数C较小时脉冲在介质中发生分裂,C较大的脉冲不再产生分裂,即分裂的子脉冲数量减少;随着C增大,脉冲中心频率附近频谱震荡愈加剧烈,高频成分的范围及强度明显减小;对于大面积8π脉冲,脉冲分裂情况与4π情况相似,但随C增大,脉冲高频成分的范围和强度没有明显变化,而高频成分中的峰值分布却显著不同.     

具有几个光振荡周期长度的飞秒激光脉冲在线性色散介质中的传输

给出了描写具有几个光振荡周期长度的飞秒激光脉冲在线性色散介质中传输方程的解。对脉冲的传输特性进行了数值摸拟 ,分别考察了来源于电子和晶格的正常和反常群速色散对脉冲展宽和脉冲形状畸变的影响。     

飞秒啁啾Gauss型脉冲在稠密Λ型三能级原子介质中的传播

利用由预估校正(PC)- 时域有限差分(FDTD)法求得的不含慢变包络近似(SVEA)和旋转波近似(RWA)的全波Maxwell-Bloch方程的数值解, 研究了飞秒啁啾Gauss型激光脉冲(以下简称啁啾脉冲)在稠密Λ型三能级原子介质中的传播.研究表明,啁啾系数(C)的正负及大小的变化对脉冲传播特性有显著的影响,而且这个影响与脉冲面积的大小密切相关.面积小于4π的啁啾脉冲,在介质中传播时不发生分裂,且啁啾脉冲逐渐演化为一个近似的无啁啾(C=0)脉冲,这一特点不随啁啾系数的改变而     

飞秒激光短脉冲测量系统中三阶色散效应的数值分析

本文在光脉冲近似为双曲正割函数下,运用有限傅里叶变换法(FFT)对飞秒脉冲二次谐波自相关测量系统中主要由倍频晶体引起的三阶色散效应进行了数值计算和分析。指出当光脉冲的半高宽(FWHM)接近或小于10fs时,脉冲才有明显的展宽效应,脉冲的展宽倍数与晶体的长度成递增关系,脉冲的前沿也出现了弛豫振荡结构的畸变现象,计算同时给出能基本消除三阶色散的展宽效应的倍频晶体的最大厚度,讨论了三阶色散对光脉冲频谱的影响。     

啁啾脉冲放大激光系统中展宽器色散的解析算法

时域色散精密控制是超短激光产生及其应用中的关键技术之一,它通过控制各波长的光程产生相对延迟从而改变脉冲宽度.展宽器是啁啾脉冲放大激光系统中对激光脉冲展宽的装置,基于光线追迹法研究光线在展宽器中的传输路径,可计算飞秒脉冲中各波长的光程,进而计算脉冲展宽量并应用于系统设计.由于展宽器的光程表达式复杂,直接对其求导获得色散表达式较困难,目前只能采用数值导数获得近似解,这在计算过程中会引入误差,不利于激光系统精确设计和优化.本文介绍了一种易实现的求解展宽器色散的解析算法,通过归纳展宽器光程表达式特点,引入四个基元函数,将光程表达式分解和反复代换,可得到高阶色散的精确解析值.本文首先对Martinez型展宽器重新光线追迹,获得与Offner型展宽器一致的相位表达式,其次通过解析算法获得了两种展宽器的精确高阶色散值,最后将解析算法与数值算法的结果进行了比较.该解析算法对于啁啾脉冲放大系统的参数设计具有实用价值.     

V型稠密介质中脉宽对超短脉冲和频谱及其CEP依赖性的影响

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究脉宽对稠密V型三能级原子介质中超短激光脉冲和频谱及其载波包络位相(CEP)依赖性的影响.结果表明:脉宽较小时,脉冲分裂数目少,频谱较宽,高频部分显著,CEP的变化对脉冲及频谱的影响较大,尤其对子脉冲间的时间间隔及频谱高频部分强度大小的影响更为显著;随着脉宽的增大,脉冲分裂数目增多,频谱宽度变窄,高频部分强度明显降低,CEP的变化对脉冲及频谱的影响减弱.     

光纤中超短光脉冲特性的计算机模拟

本文从理论上分析了具有自相位调制的光脉冲在色散介质中的传播特性,从而解释了超短光脉冲的压缩机理;并用严谨的数学步骤,将各种文献中形式各异的非线性薛定谔方程归结为统一的形式,避免了因符号定义不同而易于引起的混淆。针对该方程的特点.找到了合适的数值求解法,利用微机获得了在不同色散的介质中,光脉冲振幅、频谱、相位、啁啾等沿光纤方向变化的定量关系曲线。结果表明:在正色散介质中,脉宽及带宽均展宽,而在负色散介质中,脉冲沿传播方向越来越窄,表现为孤子效应。最后结合光栅对,给出了用光纤、光栅对获得1.06μm超短光脉冲时系统各部分的最佳参量。     

Temporal broadening of pulsed waves propagating through turbulent media

Pulse signals, propagating through a turbulent medium such as the ionosphere, can be distorted by dispersion and scattering from both the background medium and irregularities embedded in. Thus, the mean square pulse width is changed, and temporal broadening is introduced. We carry out a study on the temporal broadening with theoretical analyses and numerical simulations by using an analytical solution of two-frequency mutual coherence function obtained recently by iteration. As a case of study, pulse broadening is investigated in detail in trans-ionospheric propagation. Results show that most contributions are mainly from the dispersion of the background ionosphere and scattering effects of electron density irregularities in most cases.     

用WDF描述线性CPA系统

利用维格纳分布函数（ＷＤＦ）描述脉宽大于１００ｆｓ的高斯型脉冲通过啁啾脉冲放大（ＣＰＡ）系统时脉冲的时域、频域变化情况,并进行数值模拟计算。     

Study of characteristics of ultrasound pulse generated by a laser pulse

I.IntroductionThegenerationofacousticpulsebylaserirradiationofametalsurfacewasfirstsuggestcdbyWhitein1963[1l.SincethatdateLaserU1trasoundtechniquchasbeendcvclopedrapidly.Becausethistechniquehasanumberoftechnicalfcatures,suchasnon-contact,highbandwidth,highhme-spacia1resolution,quantitativeteshng,generationoflongitudinal,shcarandRay1cighwaves(simu1taniously),andsoon,ithasbccnwidelyapp1icdtomcasurementsofmatcrialproperties,detectionofdefects,andcalibrationoftransd.ccrsl'-'o].Inordertodcve1opth…     

光参量振荡器的模型仿真

在傍轴近似条件下建立了OPO的数学模型,通过引入三波混频中时间与空间关系,采用分步傅里叶算法模拟了纳秒级脉冲和连续光波在谐振腔内的三波混频过程。理论模型中考虑了不同频率光波之间的色散关系,可以在高转换效率情况下分析不同泵浦脉冲功率、脉冲时长、腔镜透反射比以及不同种子光输入等情况下的输出波形、功率以及OPO阈值等特性。实验中采用掺杂MgO的周期性极化铌酸锂晶体（MgO∶PPLN）为非线性介质,在输入1.06 m泵浦激光脉冲能量为0.4 mJ时,产生3.8 m闲频光超过0.07 mJ输出,与数值模拟结果0.08 mJ较为符合。     

飞秒光孤立波解传输的稳定性分析

针对高阶非线性薛定谔方程任意参量下的飞秒光孤立波解，用数值演化方法考察了该光脉冲在受到各种初始扰动时的稳定性。结果表明：当飞秒光脉冲受到振幅及波形扰动时可以稳定传输，对于随机噪声及啁啾的扰动，在一定范围内也可传输，这有可能为进一步实现飞秒光脉冲在光纤中的无畸变传输提供一定的理论依据。     

脉冲高斯光束的传输特性与准粒子行为

本文将高斯光束的方法用于研究脉冲高斯光束的传输特性,得出波包扩展以及准粒子行为等有趣结果