量子阱激光器混沌相位控制同步以及编码研究

提出外部光注入多量子阱激光器激光混沌相位控制同步，及其混沌相位相移键控外调制ON/ON全光保密通信系统，数值模拟了在相位控制器控制下的激光混沌同步.通过连续ON/ON键控调制相位控制器调制通过相位控制器的激光相位相移，实现激光混沌相位相移键控连续调制，设置接收系统相位控制器，控制通过接收相位控制器的激光相位相移，以实现激光混沌解调.分别数值模拟了该系统调制速率01和05Gbit/s混沌相位相移ON/ON键控通信，进行了混沌ON/ON键控调制速率分析，以及系统参数失配和系统抗噪声扰动的数值分析. 关键词： 混沌 同步 通信 多量子阱激光器     

基于频分复用技术的激光反馈干涉二维动态位移测量

提出了一种基于频分复用技术的激光反馈干涉二维动态位移测量方法。激光器输出的光被分为两路,分别以±1级自准直衍射角入射至反射光栅,并沿原光路返回至腔内产生激光反馈干涉效应。在±1级衍射光路中放置电光晶体对光束相位进行高频调制,利用频分复用技术实现二维动态位移的测量。实验结果表明,所提方法能够重构出物体的二维动态位移,位移分辨率可达10 nm量级。所提方案通过在激光反馈干涉仪中引入衍射光栅,提高了激光反馈干涉测量系统的稳定性和抗环境干扰能力,同时也为使用单光源进行多维度微位移测量提供了新的思路。     

基于频分复用技术的激光反馈干涉二维动态位移测量

提出了一种基于频分复用技术的激光反馈干涉二维动态位移测量方法。激光器输出的光被分为两路,分别以±1级自准直衍射角入射至反射光栅,并沿原光路返回至腔内产生激光反馈干涉效应。在±1级衍射光路中放置电光晶体对光束相位进行高频调制,利用频分复用技术实现二维动态位移的测量。实验结果表明,所提方法能够重构出物体的二维动态位移,位移分辨率可达10 nm量级。所提方案通过在激光反馈干涉仪中引入衍射光栅,提高了激光反馈干涉测量系统的稳定性和抗环境干扰能力,同时也为使用单光源进行多维度微位移测量提供了新的思路。     

晶体X射线劳厄衍射分束特性研究

本文基于X射线衍射动力学分析了劳厄晶体的分束特性,模拟了晶体吸收和入射光角发散对于透射光和衍射光摇摆曲线的影响,定量给出晶体衍射面内角调节范围和晶体加工厚度对于劳厄衍射分束比的调制.在实验中,采用分析晶体和分束晶体的消色散配置限制入射光角发散的影响,实现300μm厚Si(220)晶体面内角调节劳厄衍射分束的精确测量,并得到300μm, 400μm和500μm厚度Si晶体分束比的调节范围,实现了透射光和衍射光强度的定量调制.     

注入半导体激光器混沌相位周期控制方法研究

提出外部光注入半导体激光器混沌相位控制方法，通过周期调制注入光的相位相移将激光器的混沌控制到多种周期状态.数值结果表明：在不同强度光注入下，(1)通过半波长周期相位相移调制控制混沌激光到周期态、双周期态、三周期态、四周期态以及多周期态等；(2)通过四分之一波长周期相位相移调制控制混沌激光到周期态和多周期态，并在高频调制控制时能够产生激光锁模现象，其锁模区域是19—21GHz；(3)波长周期相位相移调制控制也能使混沌激光控制到三周期态和多周期态等. 关键词： 混沌 控制 激光器 周期     

激光窗口热效应和应力双折射的分析

 分析了平板窗口在激光加热和内外压强差作用下对光束带来的附加相移，详细讨论了应力双折射部分的相移，计算了CaF₂窗口的温升、应力、附加相移、远场Strehl比和退偏度等的分布。结果表明：窗口变形和折射率随温度变化是产生附加相移的主要原因，窗口的非均匀温升将导致光束质量下降，应力双折射部分的相移与窗口表面Miller指数有关，对入射光产生一定的退偏效应，从而影响光束质量。     

用于光束匀滑的连续相位板近场均匀性

 为降低高功率激光系统中连续相位板(CPP)后续元件的强激光损伤风险,综合考虑入射光强调制、干涉及衍射作用等多种影响因素,建立了CPP近场计算分析模型,模拟和分析了这些因素对CPP后的近场均匀性的影响。理论分析结果表明：CPP后的光束近场均匀性主要受入射光调制、CPP表面剩余反射率和衍射传输距离的影响;当入射光束质量较差时,CPP后的近场均匀性主要由入射光束质量决定,CPP剩余反射率和衍射传输距离对近场均匀性影响相对较小;但当光束质量比较理想时,干涉和衍射作用会破坏CPP的近场均匀性,衍射传输距离影响尤为突出。     

聚合物分散液晶光栅的衍射特性的研究

报道了一种由聚合物分散液晶膜与具有周期性条状电极结构板结合的新型光栅器件，借助于聚合物分散液晶膜的电光特性，这种栅对入射光的散射或衍射取决于对其施加的电压，即它是电场可调的，实验结果显示出当驱动电压超过器件器件阈值电压时，衍射光的强度和衍射斑的可见级次被电场调制，而且它能入射光的线性偏振态变为椭圆偏振态。     

激光通过不同厚度的强散射介质的聚焦

通常情况下,激光光束经过散射介质后会产生无序的散斑。基于波前相位调制技术,利用连续序列算法结合四步相移法对入射激光的波面进行相位调制,使其通过散射介质在目标位置处形成聚焦。实验着重研究激光经过不同厚度的强散射片样品的聚焦,讨论散射介质的厚度与聚焦点光强增长因子的关系。实验结果表明,透过的散射介质越厚,聚焦光斑尺寸越小,目标位置处聚焦点的光强增长因子也越小。     

光纤混沌相位编码保密通信系统理论研究

通过耦合激光混沌相位控制同步系统和光纤信道，提出外部光注入半导体激光器激光混沌相 位控制光纤同步以及混沌相位相移键控外调制光纤保密通信系统理论模型，数值实现了在相 位控制器控制下的远程光纤混沌同步.理论分析了光纤自相位调制对混沌信号以及对同步的 影响，导出了光纤混沌最大传输距离公式.通过连续键控调制相位控制器实现了光纤激光混 沌相位相移键控编码调制发射，设置接收系统相位控制器控制激光相位相移实现了光纤激光 混沌同步解调.数值模拟了具有比特率50Mbit/s远程光纤混沌数字编码通信系统的应用，详 细地进行了在远距离光纤传输中的系统参数失配以及系统抗噪声能力的数值分析. 关键词： 混沌 同步 光纤混沌通信 半导体激光器 相位     

超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中空心光束的形成

空心光束的质量是超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中决定成像质量的一个至关重要的因素. 本文基于菲涅耳衍射理论,分析了螺旋相位片法产生空心光束的物理机理,并且模拟了不同的入射条件对产生的空心光束的影响. 模拟结果表明:波长与相位片中心波长匹配且光强呈圆对称分布的高斯光垂直入射到相位片上,当高斯光束中心与相位片中心完全对准时,可获得较理想的空心光束;入射光光强分布的圆对称性以及入射光中心与相位片中心的对准程度都会影响产生的空心光束的强度分布;同时,高斯光束小角度倾斜入射时,空心光的强度分布仍呈圆对称,却在观察面发生一定的位移;此外,入射光中心波长偏离相位片中心波长不大时,对产生的空心光束的强度分布几乎没有影响. 上述分析结果对用于超衍射相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中理想空心光束的获取具有重要的指导意义. 关键词： 空心光束 超衍射极限 相干反斯托克斯拉曼散射 螺旋相位片     

基于连续激光的纳米结构研制

基于激光受激辐射损耗原理的远场光学超分辨成像技术,当圆形入射高斯激光经过涡旋相位板调制后,将转变为中心光强为零的圆环形光束,该形状的激光束与光敏聚合物作用,能够制备出具有一定功能的纳米结构。介绍了自主搭建的基于圆环连续激光光源的激光直写系统,以及利用该系统研制的复合纳米结构。当光源为532 nm连续激光输出时,与正性光刻胶作用,得到直径 < 50 nm的纳米柱复合结构,以及整齐均匀的纳米柱阵列结构;与负性光刻胶作用,得到直径 < 100 nm的纳米通道,以及整齐均匀的中央有纳米通道的微米柱复合结构阵列。当光源为405 nm连续光纤激光时,与正性光刻胶作用,也得到了直径小至153 nm的纳米柱复合结构及其阵列。这些纳米结构的基本单元尺寸都突破了光学“阿贝衍射极限”的限制,具有实用潜力。     

On-line beam diagnostics based on single-shot beam splitting phase retrieval

We propose a novel on-line beam diagnostic method based on single-shot beam splitting phase retrieval. The incident beam to be measured is diffracted into many replicas by a Dammann grating and then propagates through a weakly scattering phase plate with a known structure; the exiting beams propagate along their original direction and form an array of diffraction patterns on the detector plane. By applying the intensity of diffraction patterns into an iterative algorithm and calculating between the grating plane, weakly scattering plane, and detector plane, the complex field of the incident beam can be reconstructed rapidly; the feasibility of this method is verified experimentally with wavelengths of 1053 and 632.8 nm.     

A method for generating double-ring-shaped vector beams

We propose a method for generating double-ring-shaped vector beams. A step phase introduced by a spatial light modulator(SLM) first makes the incident laser beam have a nodal cycle. This phase is dynamic in nature because it depends on the optical length. Then a Pancharatnam–Berry phase(PBP) optical element is used to manipulate the local polarization of the optical field by modulating the geometric phase. The experimental results show that this scheme can effectively create double-ring-shaped vector beams. It provides much greater flexibility to manipulate the phase and polarization by simultaneously modulating the dynamic and the geometric phases.     

Nonlinear beam shaper for femtosecond laser pulses, from Gaussian to flat-top profile

We present a straightforward method to transform a spatially Gaussian femtosecond laser beam into a flat-top shaped beam. The proposed technique takes advantage of a nonlinear phase induced in positive Kerr medium followed by a simple optical system. The variation of the refractive index with the laser intensity creates a phase plate which induces changes in the beam profile after propagation; flat-top and doughnut profiles are observed. The shaping conditions are computed numerically and confirmed experimentally. The method does not introduce energy losses. The device is very simple, self-regulated, flexible and does not need a manufactured phase plate or precise alignment. This method can be useful for light-matter interaction and laser machining.     

Measuring the thickness and refractive index of a thick transparent plate by an unexpanded laser beam

The thickness and refractive index of a thick transparent plate are measured by using an unexpanded HeNe laser beam. The laser beam is incident at different angles onto the plate; and then two reflected beams; from the front and back surfaces; are received on a distant screen: the corresponding separations between them are measured. A theoretical relation between the refractive index; thickness; angle of incidence and separation is derived. This relation is experimentally verified and shows good agreement. The errors in the measured thickness and refractive index are analysed. The method is non-contact; non-destructive and low cost.     

Measurement of the frequency modulation transfer function of a laser using a Mach–Zehnder interferometer

A technique is presented for determining the frequency modulation transfer function of a laser. The method is based on a Mach–Zehnder interferometer, with a significant difference in the optical path lengths of the two arms. A frequency-modulated laser beam incident on the interferometer produces a phase-modulated photocurrent signal with an effective modulation index that is related to the amplitude of the optical frequency modulation. Techniques for determining both the amplitude and the phase of the optical frequency modulation from the photocurrent signal are described.     

基于光束参量优化实现直接驱动靶丸均匀辐照

在直接驱动惯性约束聚变中,实现靶丸均匀辐照对靶丸压缩特性至关重要,通常要求靶丸表面辐照不均匀度小于1%.现有很多优化高功率激光装置均匀辐照性能的光束排布方案,但受到实际入射光束参量的限制,系统均匀辐照性能难以实现最优化.由于初始辐照不均匀度对靶丸对称压缩特性至关重要,为进一步提高靶丸初始辐照的均匀性,并增加系统对打靶过程中由于靶丸直径变化引起的辐照不均匀的宽容度,从而实现靶丸的中心对称压缩,本文对靶丸表面光束的辐照不均匀度进行了数学分析,并研究了不同入射光束参量下的单光束因子项及其对靶丸均匀辐照的影响.结果表明:对于已知的光束排布结构,存在最优的入射光束参量,使辐照均匀度最高.证明了通过优化入射光束参量提高系统均匀辐照性能的可行性.此外,研究表明单光束因子项与几何因子项存在一定的匹配关系,可通过分析几何因子项的特征,求取与之匹配的单光束因子项,进而获得最优的入射光束参量.本工作为直接驱动靶丸均匀辐照系统的设计和优化提供了一种有效的方法.     

用零相关相位板匀滑散斑的理论研究

对零相关相位板匀滑散斑的特性进行了理论分析和散值计算,结果表明尽管零相关相位板是针对入射场为平面波面而设计的,但在入射场的振幅和相位有一定起伏的情况下,其远场光斑的散斑对比度明显低于采用随机相位板的情形.因而用零盯关相位板匀滑散斑是一种更为有效的方法.     

高斯光束经相位连续变化型波带片的衍射特性

 根据瑞利-索末菲标量衍射理论分析了相位连续变化型波带片对高斯光束的衍射特性。在高斯光束入射下,对相位连续变化型波带片光轴和焦平面上的太赫兹强度分布特性进行了模拟,分析了入射光束的束腰半径和束腰位置对衍射场的影响,并与平面波入射的情况进行了对比。数值结果显示,相位连续变化型波带片可以实现对高斯分布太赫兹波的聚焦。相位连续变化型波带片的衍射规律与薄透镜的聚焦规律相似。通过合理调整束腰与波带片之间的距离可以保证衍射效率在85%以上。与平面波相比,高斯光束入射下的焦点处中心场强较小,但衍射效率较高。