椭圆高斯光束在自散焦介质中的诱导聚焦

研究了在自散焦介质中诱导光束聚焦过程中椭圆高斯光束对光束聚焦的影响。通过数值计算讨论了在不同初始抽运光束振幅、初始光束间距和波长比情况下椭圆高斯光束对信号光束聚焦的影响。影响光束聚焦过程的方程参量和初始条件共有6个,即两光束波长比(方程参量)、抽运光束和信号光束的初始振幅、两光束初始中心间距和两光束X、Y初始束宽比。采用此理论模型验证了Hickmann在1992年得出的实验结果,数值计算结果表明理论结果能够和实验结果定量地吻合。     

扭曲光束的产生及表征

对于光斑主轴在传输过程中不停变化的扭曲光束,采用光斑主轴方向上的光束传输比对光束质量等特性进行表征和描述并不全面。针对扭曲高斯光束,在光束传输矩阵的理论计算的基础上,研究了通过双柱透镜产生扭曲光束的方法;推导得到了光束在交叉方向上光束传输比的表达式,并定义了一个新的物理量-光束的扭曲系数;分别采用光束传输矩阵和数值模拟,得到了不同柱透镜之间夹角和间距下的扭曲系数,通过光束传输比和扭曲系数共同对扭曲光束进行表征。结果表明,相比于单纯的光束传输比,两者的组合能够更好地对扭曲光束进行表征。通过实验对理论和仿真结果进行了验证,理论结果和实验结果相符。     

四瓣高斯光束的Gyrator变换性质和矩形空心光束的产生

基于Gyrator变换,推导了四瓣高斯光束场分布的解析表达式,研究了四瓣高斯光束通过Gyrator变换后的光强分布和相位分布.结果表明:在Gyrator变换过程中,四瓣高斯光束能够转换为具有光涡旋的矩形空心光束,在获得矩形空心光束时其四顶角处光束强度最强,而四条边上的光束强度分布几乎是均匀的.对影响矩形空心光束强度和相位分布的光束参数和变换角进行了详细的分析,发现光束阶数不同,产生不同类型的空心光束;Gyrator变换的变换角则影响空心光束能量分布;空心光束亮环的大小由四瓣高斯光束的束腰宽度决定,束腰宽度越大,矩形空心光束的宽度越小.     

洛伦兹光束的传输特性研究

运用光束传输的二阶矩理论,对洛伦兹光束的传输特性进行了研究,给出了束腰、横向发散角和光束传输因子的表达式.横向束腰仅取决于对应方向上的光束参数;而横向发散角和光束传输因子却取决于两横向上的光束参数.给出了光束传输因子随两横向光束参数的变化关系曲线.结果表明,两横向上的光束传输因子随两光束参数的变化规律是不相同的,而整体的光束传输因子随两光束参数的变化是前两者的综合体现;但在傍轴情形下,光束传输因子趋向于常数141,因此,对于相同束腰,其傍轴条件下的发散性为对应高斯光束的141倍.所以,洛伦兹光束适合用于描述某些发散程度较大的激光光源. 关键词： 洛伦兹光束 光束传输 二阶矩     

信号光束宽度对不同漂移误差的空间光通信系统误码率影响的研究

信号光束宽度直接影响着空间光通信系统误码性能,光束宽度的选择需要综合考虑多种因素。研究了激光在大气湍流中的光束漂移、光强闪烁和平均光强与光束宽度的关系,得到考虑漂移因素的光强闪烁和平均光强与光束宽度的关系。分析表明在弱湍流条件下,光强闪烁和平均光强与光束宽度和对准精度相关,讨论了在水平路径上未跟踪补偿和跟踪补偿的光束的光强闪烁和平均光强随光束宽度的变化趋势。利用数值方法得到光强闪烁最小、平均光强最大时的光束宽度取值区间,通过光强概率分布关系和实际应用要求实现了光束宽度的优化选取。结果表明,在相同系统信噪比情况下,跟踪光束与未跟踪光束相比,系统误码率低,光束宽度值相对较小,取值区间大。     

基于多层介质膜光栅的谱合成系统光束特性分析

针对多层介质膜光栅在光束谱合成系统中的应用, 利用光线追迹方法, 建立了基于多层介质膜光栅的谱合成系统光传输模型. 多层介质膜光栅引入的相位调制包括浮雕表面上光程差与浮雕结构光程差两部分, 且受到光栅槽深、占空比和光束入射角等因素的影响. 利用衍射积分方法和光束非相干叠加原理, 计算模拟了基于多层介质膜光栅的谱合成系统的合成光束光强分布. 在此基础上, 利用强度二阶矩方法分析了合成光束的光束质量, 并讨论了多层介质膜光栅的槽深、占空比和制作误差等因素对合成光束特性的影响. 结果表明: 改变多层介质膜光栅的槽深和占空比以及中心光束入射角会影响合成光束能量, 但不会影响合成光束的光束质量, 合成光束的光束质量始终保持与单个子光束的光束质量相当; 多层介质膜光栅的制作误差对合成光束的光束质量和能量均存在明显影响.     

多艾里光束合成自聚焦光束的实验实现

多光束合成和单光束聚焦一直是提高激光束功率和功率密度的两个重要方法. 结合艾里光束在自由空间中沿弯曲路径传播的特性, 从数值模拟和实验两个方面, 研究了利用多个一维艾里光束合成自由空间自聚焦光束的方法, 并对所得到的模拟和实验结果进行了对比. 采用分步束传播法, 分别模拟了由四个和八个一维艾里光束合成的自聚焦光束在自由空间中的传播过程, 给出了自聚焦光束在传播过程中横向和纵向的光强分布和变化趋势. 采用计算全息和空间光调制器技术实验, 实现了多个一维艾里光束合成的自聚焦光束. 实验中分别测量了四个和八个一维艾里光束合成的自聚焦光束的横向光强分布. 实验结果和理论结果符合得较好. 另外, 为了进一步增大自聚焦光束的功率, 可以增加参与合成的一维艾里光束的数量. 同时, 自聚焦光束的焦距可以通过调整各个一维艾里光束的相对位置进行调节.     

回波瞄准系统中基于爬山法的光束闭环瞄准实验

瞄准偏差和光束抖动,会导致光束到达靶面能量的损失,是光束瞄准系统中两个最主要的误差。分析了以高斯光束和高斯抖动为基础的光束在照明目标时产生的光回波信号的特性;在此基础上,搭建了实验室平台,实现了基于二维爬山法的光束闭环瞄准,讨论了光束抖动对光束瞄准实时性的影响,分析了不同抖动强度下光束瞄准的精度。实验结果表明：爬山算法无需已知目标和光束分布的任何信息,即可实现光束回波闭环瞄准,且性能优良;但随着光束抖动的增加,其瞄准所需回波信号样本增大,瞄准精度降低。     

非偏振贝塞尔高斯光束的球散射

无衍射光束球散射性质的研究目前一般采用贝塞尔光束,但是贝塞尔光束在物理上是不可实现的。贝塞尔高斯光束作为近似无衍射光束,是亥姆霍兹方程在傍轴条件下的解,并且可以用激光振荡器直接产生,但其光束宽是有限的。应用傅里叶变换,平面波谱展开和球面矢量波函数展开法,推导了非偏振贝塞尔高斯光束的球散射远场的无量纲散射函数。通过数值模拟,对非偏振的贝塞尔高斯光束与贝塞尔光束,高斯光束的球散射远场进行了比较,比较发现:当球散射体偏离光轴时,非偏振贝塞尔高斯光束跟贝塞尔光束散射远场的差异主要是散射强度的差异,但是散射极点所在的方向基本保持不变;贝塞尔高斯光束和贝塞尔光束的散射在光束圆锥角方向上比较显著,但高斯光束的前向散射比较显著。     

彗差和球差对涡旋光束斜程传输特性的影响

利用涡旋光束作为空间光通信载波可以大大提高数据传输的容量,因此,研究涡旋光束在大气湍流中的传输具有重要意义.涡旋光束在大气湍流中传输时会产生光束漂移,进而影响通信系统的性能.本文基于多相位屏和傅里叶变换的方法,研究了带有彗差和球差的涡旋光束在大气湍流中传输时的光束漂移特性.结果表明,涡旋光束在大气湍流中传输时,随着传输距离的增大,彗差和球差对光束漂移特性的影响均明显增强.传输天顶角及彗差系数越大,涡旋光束的光束漂移量越大,而球差系数的增大,将会降低光束漂移量.当天顶角和传输距离相同时,涡旋光束的漂移量都会随着拓扑荷数的增大而减小.相对而言,彗差对涡旋光束的光束漂移特性影响比球差更大.     

基于云测试的自动测试系统体系架构研究

为了解决面临保障任务时,我军现有保障设备对武器装备故障检测周期过长以及测试资源在测试周期中被单个故障装备长时间占用的问题,对基于云测试(Cloud Testing)的自动测试系统(ATS,Automatic Test System)的体系架构进行了研究。以软件可移植性、硬件可互换性和系统互操作性为设计原则,对面向信号测试领域的云测试系统的体系架构进行了分析;在充分研究现有ATS的体系架构及其存在的突出问题的基础上,提出了基于云测试的ATS的软、硬件模型。为构建基于云测试的自动测试系统的开发和相关关键技术的研究提供了以有益的借鉴并打下了坚实的基础。     

Nonlinear optical response of an atom in the field of femtosecond laser pulses with near-atomic intensity

A theory of the nonresonant response of a single atom in a state with arbitrary magnitude and direction of the angular momentum of an atomic electron with respect to the polarization vector of the acting electromagnetic field has been developed. It has been shown that the atomic response current has a tensor structure and depends both on the direction of the angular momentum of the atom and on the polarization vector of the external field. The tensor character of the response is due to the effects of the anisotropy of probability density distribution of the atomic electron as compared to the case of the free atom. The selection rules for the axisymmetric problem of the atom in the field have been analyzed. The manifestation of the selection rules in the angular spectra of photoelectrons has been demonstrated. The probability of the ionization of the atom has been analyzed as a function of the amplitude and duration of the pulse. It has been shown that the width of the generation spectrum is a nonlinear function of the field strength and is saturated in the region of nearly atomic fields. Methods for controlling the parameters of the atomic response spectrum have been proposed on the basis of the use of a sequence of laser pulses with various time profiles, carrier frequencies, and polarization states. It has been shown that the generation of terahertz radiation is possible in the preionization regime, where the generation mechanism is attributed to atomic nonlinearity.     

驱动场作用下二分量BEC中原子数密度的演化

运用数值模拟研究了二分量玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)原子数密度的动力学行为,讨论了驱动场耦合强度、不同分量间原子作用强度、射频场频率及同分量内原子作用强度对二分量原子数密度演化特性的影响.结果显示:原子数密度随时间近似作周期性振荡,其振荡的周期随驱动耦合场强度、不同分量原子间作用强度的增大而减小,随自耦合强度的增大而增大;射频场频率的变化并不显著改变原子数密度振荡的周期,但它的增大会和自耦合强度的增大一样导致原子密度振荡的振幅减小.     

Reconstruction of synthesized holograms-Fresnel projectors at angles of incidence of reconstructing wave that exceed the angle of incidence of the reference wave in hologram synthesis

The possibility of the aberration-free reconstruction of a synthesized hologram-Fresnel projector in the case when the angles of incidence of the reconstructing plane wave exceed the angle of incidence of the plane reference wave during hologram synthesis is shown. The character of the dependence of admissible angles of incidence of the reconstructing wave on the parameters of the synthesis of hologram projectors is revealed and described mathematically. The results of an experimental study that confirms the possibility of the aberration-free reconstruction of hologram projectors at angles of incidence of the reconstructing plane wave that exceed the angle of incidence of the reference wave of the plane are presented. The results of the successful implementation of the projection photolithography process using a synthesized relief-phase reflection hologram-Fresnel projector are demonstrated.     

基于波形构型分析的脉冲电路设计方法研究

在脉冲电路设计中,需要根据实际应用的波形要求和负载特性选择、设计其电路构型。工程设计中常用的时域波形叠加和参数扫描等波形构型设计方法存在较大局限性,难以形成对脉冲波形构型的物理本质、脉冲电路结构对负载的适应性等方面的系统认识。从分析影响脉冲波形构型的基本要素入手,从时域和频域角度对脉冲波形构型及其电路实现方法进行系统的分析和归纳,给出时域和频域的电路构型设计方法及相应的电路参数解算方法,使设计人员可采用解析分析方法判断电路中元器件参数的调整方向,同时推动电路设计创新。     

多光子Jaynes-Cummings模型中与Glauber-Lachs态相互作用原子的熵压缩

利用全量子理论,研究了多光子Jaynes-Cummings模型中与Glauber-Lachs态相互作用的混合态原子的信息熵压缩。讨论了相干平均光子数、热平均光子数、跃迁光子数、原子初态参量对原子信息熵压缩的影响。结果表明原子信息熵 分量没有熵压缩性质;相干平均光子数取值适当时,原子信息熵 分量呈现熵压缩效应;热平均光子数、跃迁光子数会破坏原子信息熵 分量的熵压缩效应;原子初态参量对原子信息熵 分量能否呈现熵压缩效应没有决定性作用;伴随双光子跃迁时,原子的熵压缩因子的时间演化曲线呈现周期性。     

Electronic States and Photoprocesses in Bichromophore Systems

We present the results of quantumchemical investigation of energy transfer in organic molecules and systems and the inferences drawn. The Förster theory has been subjected to a critical analysis in order that the energy transfer could be described in the context of the current theory of nonradiative transitions and the incorrectness of the basic premises of the Förster theory has been demonstrated. A new variant of the mechanism of electronic energy transfer on the basis of the theory of electron transitions and of the quantum mechanics of molecules has been suggested. It is shown that the interaction of the molecules of the donor and acceptor perturbs the electronic states of isolated molecules even before the excitation of the donor molecule. A characteristic feature of the manifestation of intermolecular interaction is the spatial delocalization of the wave functions of the electronic states of interacting molecules, leading to the possibility of occurrence of conventional photophysical processes with participation of the electronic states of various molecules of the bimolecular system. In experimental investigations, the result of the intermolecular nonradiative transition is recorded as evidence of the spatial transfer of the energy of electronic excitation from the donor molecule to the acceptor molecule.     

Ferromagnetic resonance in interacting magnetic microstrips

The results of the micromagnetic simulation of forced oscillations of the magnetization in a system of two interacting microstrips located at an angle to each other have been presented. The ferromagnetic resonance spectra and the mode composition of resonant oscillations of the system have been investigated under the conditions of magnetostatic and exchange interactions between the microstrips. It has been shown that the magnetostatic interaction leads to the possibility of the excitation of in-phase and out-of-phase coupled oscillations of the magnetization of the microstrips. In the systems of exchange-coupled microstrips, there are intense resonances due to oscillations of the domain walls. The transformation of the ferromagnetic resonance spectrum and the change in the mode composition of resonant oscillations in different equilibrium configurations of the magnetization of the system have been discussed, as well as the conditions for the excitation of oscillations of different types depending on the direction of the microwave magnetic field.