强激光光学元件表面功率谱密度函数估计

在扼要描述了光学件表面轮廓测量中功率谱密度（ＰＳＤ）函数的基本概念、公式和应用基础上,重点讨论了光学元件表面低频和中高频空间频率ＰＳＤ对光场分布的影响,并给出了强激光光学元件表面ＰＳＤ函数曲线的几个实测结果。     

强激光系统光学元件波前相位梯度分析

介绍了在高功率固体激光系统中用于评价光学元件对光束聚焦特性影响的参数——波前相位梯度及其检测原理和计算方法,并与常用的光学元件评价参数P V值、RMS值以及新引入的评价方式——PSD进行了比较。得到了高功率激光系统中几种典型光学元件的相位梯度分析结果,结果表明利用相位梯度分析方法能够有效的对光学元件的加工质量进行评价。     

强激光系统光学元件波前相位梯度分析

 介绍了在高功率固体激光系统中用于评价光学元件对光束聚焦特性影响的参数——波前相位梯度及其检测原理和计算方法，并与常用的光学元件评价参数P V值、RMS值以及新引入的评价方式——PSD进行了比较。得到了高功率激光系统中几种典型光学元件的相位梯度分析结果，结果表明利用相位梯度分析方法能够有效的对光学元件的加工质量进行评价。     

强激光等离子体耦合效应的数值模拟

 研究了高强度（10¹²(10^{14W/cm2）,纳秒脉冲(高斯型)激光与AI、 CH等离子体的耦合效应。采用一维双温、单流体力学方程组,数值模拟研究激光强度和波长对靶表面能量沉积和对等离子体特征参数的影响。激光等离子体耦合的主要机制有:轫致辐射、逆轫致辐射吸收、热扩散和电子、离子之间碰撞能量交换。给出了电子最高温度与光强的近似定量关系。}     

激光大气传输中热晕的数值模拟

采用快速傅里叶变换,研究了激光在大气传输中的热晕现象。得出了一定条件下,热晕随激光输入功率和传播距离的稳态变化规律,并计算了激光在大气中传输10km时发生热晕的功率阈值。在瞬态情况下,研究了有风和无风热晕现象。     

强激光共孔径元件色散补偿研究

共孔径元件是强激光发射光学系统极为重要的光学部件。本文研究了隐埋光栅型共孔径分光元件产生色散的机理，提出补偿色散的方法，并给出色散补偿设计实例。     

光学元件的激光损伤问题

光学元件是各类激光系统不可或缺的光学功能实现部件,其性能决定了激光系统的输出能力和光束质量。光学元件的激光损伤问题从激光发明起就一直伴随着激光技术的发展,随着激光新技术的发展和激光新应用的牵引,激光的波段、脉冲宽度以及重复频率等参数不断拓宽,使得激光损伤问题更加复杂,但万变不离其宗,激光损伤问题的核心是光学元件或光学材料对激光的吸收机制问题。从激光与光学材料相互作用的基本原理出发,以惯性约束聚变（ICF）激光驱动器应用的典型光学材料和光学元件为研究对象,回顾了针对光学元件的激光损伤问题开展的科研工作,总结了在此期间形成的关键技术和里程碑进展,同时也对依然困扰该领域的几类光学元件存在的问题瓶颈以及进一步研究发展趋势进行了展望。     

强微波脉冲在波导中传输的数值模拟

应用电子流体方程与麦克斯韦方程对强而短的电磁脉冲传输的物理过程进行了数值模拟。给出了不同压强条件下的击穿等离子体峰值电子密度、峰值电子流体能量、击穿的位置、电磁能的潜行（ｓｎｅａｋ－ｔｈｒｏｕｇｈ）时间及电磁能的透过量等特征参数。不但可以看到初始电子均匀分布情况下高功率微波（ＨＰＭ）脉冲的“尾蚀”（ｔａｉｌ－ｅｒｏｓｉｏｎ）现象，而且还发现初始电子高斯分布情况下ＨＰＭ脉冲的“分裂”（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）过程。分析了各种结果的物理原因。     

Tm:YAG激光器晶体热效应数值模拟

对采用晶体棒端部辅热方法实现低温工作的Tm:YAG激光器,建立了晶体棒热效应理论模型,采用有限差分法对晶体棒温度场、应力场及光学畸变进行模拟计算.模拟结果表明:辅热设计可显著减小晶体最大应力,减小应力损坏;端部辅热使得温度和应力分布复杂,引起折射率分布多变,但变化值小,说明端部辅热对光线在晶体内的传播影响微小;辅热区域结构紧凑,且对激光器封装产生的影响较小.     

衍射光学元件改善激光谐振腔输出特性的研究

运用矩阵本征值方法,对用位相型二元光学元件构成的激光谐振腔进行了数值计算,重点分析了圆形反射镜腔在不同菲涅耳数条件下的模结构参量特性.结果表明,这种谐振腔可以有效地提高基模与高阶模的模式分离度,并且可以根据需要,定制出理想的输出光束 关键词： 模式分离 衍射光学元件 激光谐振腔 矩阵本征值     

基于衍射光学元件的激光相干合成研究进展

从衍射光学元件的基本原理出发,围绕连续波和脉冲波两大应用领域,综述了国内外基于衍射光学元件实现共孔径相干合成的研究进展。在国内,上海光学精密机械研究所分别实现了连续光和脉冲光的合成,连续光实现了206 W的输出功率,光束质量1.38,合束效率29.6%;脉冲光实现了峰值功率1.02 kW,重复频率2.2 MHz的ns级脉冲相干合成光束,合束效率61%。在国外,连续光方面实现了5 kW量级的合成光输出,合束效率82%;脉冲光方面实现了平均功率150 mW,重复频率100 MHz的fs级脉冲相干合成光束,合束效率83.4%。最后对基于衍射光学元件的激光相干合成技术的未来发展做出了展望,相信在不久的将来,基于衍射光学元件的相干合成技术会不断发展,逐渐突破技术瓶颈,从而为更多的应用领域奠定坚实基础。     

激光产生X光的数值模拟研究

本文对激光Ｘ光转换的主要物理过程和数值模拟程序概况作了概括性的介绍，给出了典型的物理图像和数值计算结果。在分析数值结果的基础上，对某些重要物理量作了规律性的研究，预估结果与实验测量值作了比较，它们在定性趋势和定量结果方面都符合得较为满意。     

激光合束光学系统气体热效应影响分析

为了分析激光合束光学系统的成像质量,本文研究了激光合束光学系统的热耦合效应。借助光学设计软件建立激光合束系统模型,基于传热学理论,根据光学系统结构及流场条件参数建立气体流体模型。根据光线追迹法编写用户自定义函数,通过数值模拟定量研究了介质气体热效应引起的波像差系数。仿真分析了气体热效应在不同时间下对激光合束光学系统的影响。结果表明,受重力影响激光合束系统热效应的旋转对称性变得不再明显,随着温度升高呈现分层变化,且非均匀热效应以低阶像差为主。将波像差系数导入光学设计软件,可实现复杂光场与热场耦合传函的定量分析,波像差劣化0.3λ,传递函数下降0.1。     

激光推进的初步数值模拟研究

激光与等离子体相互作用研究的一个重要应用背景是激光推进,本文采用二维数值模拟方案,对激光推进所涉及的激光维持等离子体的特性进行了一些初步研究。研究中考虑了工质对激光能量的吸收与辐射热损失,以及吸收室形状对激光维持等离子体特性的影响。模拟结果有助于了解激光推进中激光维持等离子体产生的物理机制及有关的复杂流动与传热现象。     

短波自由电子激光放大器数值模拟

介绍在理论上研究自由电子激光(FEL)的MICFEL程序。MICEFL是以单粒子理论为基础的二维放大器程序。利用MICFEL计算的Paladin实验结果与FRED程序计算结果以及25米Paladin实验结果相比均基本符合。理论计算的结果显示了FEL增益光导的特性。     

二元光学元件的偏振特性研究

二元光学元件的偏振特性研究孙炳全，毛文炜（抚顺石油学院１１３００１）（清华大学精仪系１０００８４）二元光学是基于衍射理论而发展起来的新学科，是光学与微电子技术互相渗透、交叉而形成的前沿课题［１－２］．二元光学元件的性能分析及测试技术是二元光学发展中关...     

高能激光系统内光路热效应建模与仿真

高能激光系统内光路热效应是影响系统性能的重要因素,介绍了内光路中光学元件、介质气体热效应物理模型,分析了影响热效应的主要因素,并开展了热效应变化规律研究。针对光学元件,重点研究了元件吸收率、元件材料特性、光斑分布对反射镜、窗口镜、分光镜热像差的影响规律,指出吸收率主要影响热像差的大小,而元件基底材料特性和激光分布影响热像差时间和空间变化。针对介质气体,指出介质气体升温后重力引起的自然对流是影响气体热像差的主要物理因素,细致研究了热像差随时间的变化规律,介绍了降低封闭与开放式内光路介质气体热像差的措施与方法。介绍了激光仿真软件平台Easylaser多物理仿真模块,搭建了包含反射镜、窗口镜、分光镜和介质气体的内光路计算模型,通过光-热-力-控多物理耦合仿真,研究了反射镜与窗口镜、介质气体与窗口镜热像差补偿效应,给出了激光传输远场光斑特征,表明了Easylaser的多物理仿真模块具备对内光路热效应综合仿真分析能力。     

自由电子激光三维数值模拟

在不降低计算精度条件下,保持FELEX程序的基本框架,我们采用了自接法,变量变换,制表等一系列改进措施,使自由电子激光三维模拟计算缩短了一到二个量级的CPU时间,并在PC386/25上实现了运行程序。     

纳秒激光诱导K9光学元件体损伤增长特性

针对激光诱导K9玻璃元件体损伤问题,利用在线成像技术获得激光诱导体损伤时的侧面和正面图像,并分析体损伤中成丝损伤的特点及成丝损伤中成核损伤和裂纹对损伤增长的影响。结果表明,当激光辐照能量大于体损伤阈值时,体损伤会以成丝损伤、成核损伤及损伤增长的形式出现,但只有最靠近入射激光方向的成核损伤点会在后续激光辐照下出现持续增长现象。成核损伤在损伤增长过程中的裂纹更多向纵向和逆激光传播方向扩展。同时,在相同能量的激光辐照下,损伤面积的增长强烈依赖于成丝损伤点的长度,且从侧面方向观察到的损伤点的损伤增长系数大于从正面方向观察到的。研究结果为对K9玻璃元件体损伤及其在后续激光辐照下的损伤增长规律研究提供了参考性。