光腔模式及光束传输的特征向量算法

发展了一种新颖的适用于光腔模式及光束传输模拟计算的特征向量法.该方法的核心是基于菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论构造了一种新的光腔传输矩阵,通过求解激光谐振腔的本征积分方程,即可一次求解得到表征腔镜上多个光场模式振幅及相位分布的特征向量组;而谐振腔内或腔外任意地方的光场分布,也可采用该方法进行光束传输模拟而求得.对与该方法有关的单元划分、形函数选取、误差及稳定性分析等问题进行了论述,分析表明:合适的单元划分和形函数选取有利于提高计算速度、精度和稳定性.     

利用特征向量法分析有源失调腔的2维模场

利用一种用于光腔模式及光束传输模拟计算的特征向量法计算有源腔的2维失调,通过对谐振腔几何关系的求解,以及对增益进行薄层模型处理,最后利用特征向量法计算有源腔失调后的模式分布,发现失调造成了模式强度分布不均匀,并带来模式阶数的改变。计算了相应的光束质量因子,结果表明:在一定失调范围内,失调可能会带入新的模式竞争;谐振腔在一定范围的失调情况下,各阶模式的光束质量可能变好,也有可能变差,随着模式阶数的增加光束质量整体趋势是越来越差;原来简并的模式可能不再简并。该方法可以为计算失调后谐振腔的模场带来方便。     

利用特征向量法分析有源失调腔的2维模场

 利用一种用于光腔模式及光束传输模拟计算的特征向量法计算有源腔的2维失调,通过对谐振腔几何关系的求解,以及对增益进行薄层模型处理,最后利用特征向量法计算有源腔失调后的模式分布,发现失调造成了模式强度分布不均匀,并带来模式阶数的改变。计算了相应的光束质量因子,结果表明:在一定失调范围内,失调可能会带入新的模式竞争;谐振腔在一定范围的失调情况下,各阶模式的光束质量可能变好,也有可能变差,随着模式阶数的增加光束质量整体趋势是越来越差;原来简并的模式可能不再简并。该方法可以为计算失调后谐振腔的模场带来方便。     

有源腔模式的有限元数值矩阵计算法

提出了一种计算有源腔模式分布的有限元数值矩阵方法。对腔镜进行基于菲涅耳–基尔霍夫衍射积分定理的有限元划分,利用MATLAB计算出光一次往返的传输矩阵。然后根据自再现理论,求出矩阵的特征值和特征向量。从而确定谐振腔的模式分布,给新型谐振腔的研究带来极大方便。     

一种新空心光束的理论及实验研究

提出了一种用来描述空心光束的新理论模型——空心高斯光束模型，通过控制光束参数可以方便地调制空心光束黑斑的大小.导出了空心高斯光束经傍轴光学系统的解析传输变换公式.利用导出的公式计算分析了空心高斯光束在自由空间的传输特性.在实验上利用矩阵本征值方法设计了能输出空心高斯光束的光学谐振腔，对实验上得到的空心高斯光束进行了传输特性的研究.结果表明，理论和实验相吻合.该空心高斯光束产生的光势阱为控制冷原子提供了一条新途径. 关键词： 空心高斯光束 光学谐振腔 传输特性     

任意截面光波导的模式计算

提出了一种计算近理想形状任意截面光波导模式特性的方法。首先运用微扰理论计算出光波导的电磁场分布,然后从麦克斯韦方程出发推导出一个计算光波导传播常数的公式并由此得出其色散曲线,该方法没有繁杂的计算过程。     

旁轴高斯光束传输性质的矩阵表示及稳定光腔和非稳定光腔模式的统一处理

本文给出对旁轴高斯光束及其传输性质的矩阵表示,把轴高斯光束情况下的ABCD定律推广到旁轴情况.本文还统一处理稳定腔和非稳定腔的模式.     

光散射法测量微粒粒径分布的一种反演遗传算法

本文提出一种基于改进遗传算法的随机及演方法,该方法具有更强的全局收敛性,同时也具有对粒径分布形状不敏感、抗噪声能力强等优点,适合于工业现场应用．     

用于光声成像的高灵敏度光纤法珀腔传感器

针对用于光声成像的光纤法珀腔传感器,建立了考虑光电探测器的暗电流噪声和热噪声、探针光源的相对强度噪声和相位噪声的光纤法珀腔传感器的测声信噪比理论模型.理论分析讨论了法珀腔镀膜反射率、法珀腔长、压敏薄膜的厚度和有效半径等参数对光纤法珀腔传感器的测量灵敏度和信噪比的影响,为光纤法珀腔光声传感器的研制和性能优化提供了理论依据...     

一种主扫描图象的二进制特征向量动态聚类方法

不同类型的地物,由于辐射光谱分布不同,在多维光谱空间中构成不同的特征向量,这些向量可以用二进制数码表征。本文介绍的动态聚类方法便是一种基于二进制特征向量的非监督分类方法。此方法成功地用于主扫描图象分类.     

多元件谐振腔模式的有限元传输矩阵分析方法

建立了多元件谐振腔本征模的有限元传输矩阵模型。提出了模式计算相对误差概念及相应表达式,该表达式在数值上不受菲涅耳数的影响,能够很好反映有限单元划分方案对不同菲涅耳数的谐振腔的模式计算精度的影响。提出了有限单元划分精细度的概念和相应表达式,用以表征有限单元划分的精细程度。该表达式以菲涅耳数作为有限元传输矩阵法对腔镜单元格数划分的相对要求,用镜面实际划分的单元格数与菲涅耳数的比值来表征有限单元划分的精细程度。分析了不同谐振腔参数变化时模式计算相对误差与有限单元划分精细度的关系,建立了3种不同函数形式的经验表达式,并通过比较拟合残差选择了拟合效果较好的表达式。     

束变换环孔激光谐振腔的环束场传输差分计算

通过使用新的坐标变量和光场的表达形式,推导了新坐标系下环束场传输的偏微分方程,给出了相应差分方程的截断误差和稳定性条件,使得环束场传输计算速度大幅提高;使用二阶精度的Crank-Nicolso差分方法对束变换环孔激光谐振腔的环束场传输进行了计算,并与W.D.Murphy和M.L.Bernabe所给M-B积分近似方法的计算结果进行了比较,证实了该方法无论计算速度和精度都优于M-B积分近似方法。     

束变换环孔激光谐振腔的环束场传输差分计算

 通过使用新的坐标变量和光场的表达形式，推导了新坐标系下环束场传输的偏微分方程，给出了相应差分方程的截断误差和稳定性条件，使得环束场传输计算速度大幅提高；使用二阶精度的Crank-Nicolso差分方法对束变换环孔激光谐振腔的环束场传输进行了计算，并与W.D.Murphy和M.L.Bernabe所给M-B积分近似方法的计算结果进行了比较，证实了该方法无论计算速度和精度都优于M-B积分近似方法。     

光泵气体THz激光器用CO2泵浦源腔内光场模式

CO2泵浦源是光泵气体太赫兹激光器的核心器件之一,其性能直接关系到太赫兹激光器的工作稳定性。CO2泵浦源一般由闪耀光栅作为全反射尾镜,构成特殊的光栅腔实现波长的选支输出。采用传输矩阵的特征向量法对光栅谐振腔的腔内光场模式进行了理论分析与数值模拟,计算了光栅腔的一系列本征模式及相应的衍射损耗。结果表明光栅腔的腔内模式特性等效于一个平凹腔,而对于大菲涅尔数的光栅腔, Littrow波长的附近支线也可能具有衍射损耗较低的低阶模,可能优先于Littrow波长的高阶模起振,导致光栅腔的波长选择性降低。     

Role of optical resonator on the pointing stability of copper vapor laser beam

This paper presents a first comprehensive study on the pointing stability of copper vapor laser with an emphasis on bringing out the role of optical resonator. Long term (∼10 min), single pulse, far-field beam pointing stability of a 5.5 kHz repetition rate copper vapor laser (λ = 510 nm) with plane-plane, unstable and filtering resonators, is studied. It is established that the resonator optics largely decides the CVL pointing stability. Minimum beam pointing angle of 8 μrad from generalized diffraction filtered resonator (GDFR) is obtained in contrast to a maximum value of 120 μrad from the plane-plane resonator. The unstable resonators data is in between. The relative trends in CVL pointing stability are discussed in terms of wave-front distortions due to resonator mode build up from optical noise, thermal and mirror misalignment effects. The degree of optical resonator immunity to phase distortions dictates the net pointing stability achieved.     

光泵气体THz激光器用CO2泵浦源腔内光场模式

CO2泵浦源是光泵气体太赫兹激光器的核心器件之一,其性能直接关系到太赫兹激光器的工作稳定性。CO2泵浦源一般由闪耀光栅作为全反射尾镜,构成特殊的光栅腔实现波长的选支输出。采用传输矩阵的特征向量法对光栅谐振腔的腔内光场模式进行了理论分析与数值模拟,计算了光栅腔的一系列本征模式及相应的衍射损耗。结果表明光栅腔的腔内模式特性等效于一个平凹腔,而对于大菲涅尔数的光栅腔, Littrow波长的附近支线也可能具有衍射损耗较低的低阶模,可能优先于Littrow波长的高阶模起振,导致光栅腔的波长选择性降低。     

介质不均匀性对激光模式相位与光强分布的影响

将不均匀介质势函数进行泰勒展开,取其前3项近似,与描述光腔模式的亥姆霍兹方程中的特殊函数结合,根据光腔边界条件推导出光腔模式的本征解、激光输出功率以及不均匀介质与激光模式的相位与强度分布关系表达式。将表达式应用于氧碘化学激光器的功率与输出耦合率的非线性拟合以及近场光强分布的分析,预测趋势与文献结果相符。     

介质不均匀性对激光模式相位与光强分布的影响

将不均匀介质势函数进行泰勒展开,取其前3项近似,与描述光腔模式的亥姆霍兹方程中的特殊函数结合,根据光腔边界条件推导出光腔模式的本征解、激光输出功率以及不均匀介质与激光模式的相位与强度分布关系表达式。将表达式应用于氧碘化学激光器的功率与输出耦合率的非线性拟合以及近场光强分布的分析,预测趋势与文献结果相符。