基于角色散的非共线匹配宽带三倍频技术

宽带光打靶可以有效降低激光等离子体相互作用过程中非线性效应。提出一种基于角色散的非共线匹配宽带三倍频方案,利用宽带基频与窄带二倍频的非共线和频产生宽带三倍频,和频过程中通过特殊设计的渐变光栅实现不同频率的基频光束以特定角度入射,补偿了波长差异引入的位相失配使得全波段满足位相匹配条件。理论模拟表明,采用KDP晶体Ⅱ类位相匹配,将中心波长为1058 nm、带宽10 nm的宽带基频光与526.5 nm的二倍频光进行非共线匹配和频,可以实现高效宽带三倍频转换。     

KBe_2 BO_3 F_2晶体的非共线倍频特性数值分析

根据KBBF(KBe_2O_3F_2)晶体的色散方程、非共线相位匹配时各个光束应该满足的能量和动量守恒条件,用牛顿-拉夫逊迭代法求解非线性方程组,以YAG激光器1064 nm波长入射为例,数值计算了KBBF晶体的Ⅰ类非共线倍频相位匹配角、有效非线性系数和允许角。结果以关系曲线形式给出。第一束基频波角度在20°～85°的范围内,都可以实现非共线相位匹配,相应的第二基频波和倍频波的匹配角度在29.1°～52.7°,24.6°～68.8°范围内;随着第一束基频波角度的增大,第二基频波和倍频波的相位匹配角以及倍频光相位匹配允许角也相应增大,而有效非线性系数随之减小;当第一束基频波的角度在26.1°～26.8°的范围内时它们的取值都出现了振荡现象。     

共线和非共线模式下单光子探测器定标比对实验研究

采用相关光子法定标单光子探测器的量子效率对提高光学载荷的辐射定标准确度具有重要意义.利用355nm连续激光泵浦BBO晶体产生Ⅰ类自发参量下转换,在共线和非共线两种相位匹配模式下分别测量了单光子探测器雪崩光电二极管在736nm波段的量子效率.结果表明,共线和非共线两种模式测量结果的合成不确定度分别为0.71%和0.39%,相对偏差均优于0.4%,这两种模式都可以定标探测器量子效率,且具有很好的一致性.最后比较了两种模式定标探测器量子效率的优缺点,该研究为以后利用相关光子法对遥感器进行辐射定标提供了晶体相位匹配模式选择的依据.     

非线性晶体中的非共线谐波

根据在非线性晶体中非共线谐波有效产生的相位匹配条件,导出了基波共线和非共线时可能产生的谐波环的解析表达式,给出了谐波环的大小与基波在晶体中传播方向的关系.对KDP和LiNbO_3晶体中的谐波环的变化进行了观测,实验结果与理论计算相符.     

高功率激光终端KDP晶体非共线高效三倍频及远场色分离方案数值模拟分析

为满足高功率激光装置对终端光学系统的改进要求,控制3ω光路透射元件厚度以降低激光损伤风险,避免3ω非对称聚焦与色分离元件对靶场调靶产生不利影响,本文利用非共线相位匹配原理讨论了KDP晶体Ⅰ类和Ⅱ类两种和频产生351 nm(3ω)激光及其远场色分离过程.模拟结果表明,室温20?C环境中除目前常用的共线和频外,1053 nm(ω)与526.5 nm(2ω)激光可选择Ⅰ类或Ⅱ类两种非共线和频方式实现高效3ω激光输出并在激光远场实现色分离,且具有足够的高效转换失谐角容宽.计算表明,与Ⅰ类和频类似,Ⅱ类和频也存在一个非临界相位匹配过程,其匹配方向约为θ(3ω)=86.53?.可通过增加晶体厚度克服其有效非线性系数较低的缺点,实现3ω高效输出,失谐角容宽可达±20 mrad.为满足靶场需要,解决非共线角容宽苛刻带来的调节不便,并进一步使光路紧凑,将楔角为12?的熔石英楔板置于倍频晶体之后,ω与2ω激光在熔石英楔板后表面可产生约3.5 mrad分离角.经非共线和频,使用薄透镜即可实现聚焦及色分离.该方案完全满足终端光学系统的改进要求,可作为可靠的备选方案之一.     

闭合裂纹非共线混频超声检测试验研究

针对结构中微裂纹检测难题,发展了一种闭合裂纹非共线混频超声检测方法。在对非共线混频超声检测机理分析基础上,进行了结构中疲劳裂纹混频非线性超声检测实验。对有无裂纹试件中检测信号进行了滤波和时频分析,结果表明,可根据信号滤波后时域波形中是否存在明显的混频波包或时频分析中是否存在明显的和频分量,实现有无闭合裂纹的判识;通过移动激励探头的位置,控制两列入射声波在试件中的交汇位置,实现试件中不同深度位置的混频非线性检测。并根据测得的混频非线性系数沿试件深度方向上分布,实现了闭合裂纹沿深度方向上长度的测量。研究工作为结构中微裂纹定量评价做了有益探索。     

非共线AOTF±1级衍射光波长的研究

对非共线AOTF±1级衍射光波长进行了理论计算和实验,理论和实验结果基本一致,相对误差<±2%。这对AOTF衍射光性能的应用具有参考价值。     

单轴晶体光轴任意取向时非寻常光的折射规律

在单轴晶体光轴任意取向的情形下 ,应用惠更斯原理导出了非寻常光折射方向的普遍计算公式 ,并给出了确定非寻常光线折射面和折射角的具体解。结合几种熟知的特殊情形进行了简要讨论 ,揭示了文中所得到的折射规律较之斯涅尔定律更具有普遍性 ,从而为光学系统中各类单轴晶体光学元件的应用提供了一个理论依据     

非共线泵浦的KTP光参量振荡器

对非共线泵浦ＫＴＰ光学参量振荡器的相位匹配过程进行了理论分析和实验研究。结果表明，非共线泵浦双通单谐振光学参量振荡器能够保持其双程增益的优点。使用非共线泵浦的ＫＴＰ光学参量振荡器，在非共线角度超过１°时，仍实现了３１％的１．０６μｍ泵浦光向１．５７μｍ人眼安全激光的能量转换效率。     

非共线相位匹配的参量增益分析

对非共线Ⅱ类相位匹配的ＫＴＰ飞秒光学参量振荡器进行了分析和理论研究，用数值方法得出参量增益的变化曲线和参量光的光强分布，与共线相位匹配相比，非共线方案具有更高的参量增益，更好的光束质量，特别适合飞秒光学参量的振荡器。     

复合材料裂纹非共线扩展的动云纹测量

在对称加载条件下,复合材料呈现的裂纹非共线扩展是断裂力学领域重要的研究课题之一。由于裂纹尖端附近应力和应变梯度极大,目前尚无理想的测量手段对其进行研究。利用平面云纹的实时、直观、可获得全场信息、测量范围灵活等优点可以显示并记录复合材料裂端邻域的平面应变场。     

三波非共线作用参变过程的相位匹配研究

对各向异性单轴和双轴非线性晶体中三波非共线作用参变过程的相位匹配进行了详细的研究，给出了参变光在非线性晶体主平面内传播的所有非共线参变过程可能的相位匹配类型和相位匹配条件，并推出了所有可能的非共红参变过程的临界相位匹配解的解析表达式。     

单轴晶体中的负折射现象研究

分析了在各向同性介质和单轴晶体界面实现负折射的最佳条件。计算发现,通过调节光轴角和各向异性参量可以使得负折射现象更为明显,获得最佳光轴角和最大入射临界角。各向异性强的晶体实现负折射的入射角范围可能会很大。讨论了单轴晶体中和负折射率介质中的负折射现象的区别：负折射率介质中的负折射是由负的折射率引起的,单轴晶体中是由于各向异性决定的。同时还发现单轴晶体中的能流负折射现象不能实现Pendry在理论上所预言的完美透镜。     

导线非共线的分子器件输运性质的第一性原理研究

分子器件是电子器件向小体积化发展的极限,分子器件中的电子在输运过程中体现出明显的量子效应,分子导线与分子接触的位置和导线间的角度等器件结构因素都会对分子器件的输运性质产生较大的影响.迄今为止,尚未见利用第一性原理量子输运计算方法研究导线非共线的分子器件输运性质的报道.本文以金-苯(硫醇)-金结构的分子器件为例,利用基于非平衡格林函数理论和密度泛函理论的第一性原理量子输运计算方法对其输运性质进行了系统研究,特别注重于研究随着非共线导线间导线夹角角度的变化及导线和苯(硫醇)分子接触位置的不同对器件输运性质的影响.计算表明,金导线与苯(硫醇)的接触位置及导线的夹角等器件结构细节不仅能够定量地影响金-苯(硫醇)-金分子器件的电流大小,还能够定性地改变器件的输运性质,使得部分器件结构出现负微分电阻效应.研究结果对全面理解分子器件的输运性质具有一定的指导意义.     

基于共线向量的非量测镜头畸变校正

针对传统摄像机标定算法中摄像机内外参数与镜头畸变之间存在耦合,提出了一种将镜头畸变从摄像机参数中分离出来单独求解的算法。算法基于"三维空间中的直线经过遵循透视模型的相机投影,在相机平面上仍是直线"这一基本属性。对于无畸变图像,直线上任意两特征点构成的共线向量外积应为零向量。利用非线性优化方法求解畸变参数,讨论了畸变中心与畸变系数之间的耦合性。设计了一种畸变校正效果评估方法,证明了结果的正确性。完成畸变校正后,摄像机的内外参数可线性求解。实验表明,该方法仅需一张图片即可完成所有摄像机参数的求解,提高了标定效率,且稳定度高,精度与传统标定方法相当。     

非共线相位匹配LBO晶体飞秒光参变放大器的研究

对非共线相位匹配LBO晶体飞秒光参变放大器进行了系统地分析和理论研究，用数值方法得出了非共线角、相位匹配角、增益和增益带宽之间的关系，给出了放大器设计的各种最优化参量。研究结果表明，这种参变放大器不仅可以实现较高的参变增益和获得极宽的增益带宽，还具有较大的参变允许角、较小的走离角和小的群速色散。因此这种参变放大器对于以纳秒级高功率激光作为抽运光，利用光参变啁啾脉冲放大（OPCPA）技术高效率参变放大飞秒脉冲产生10^12W甚至10^15W级的超强超短激光脉冲具有重要的意义。建立的理论模型具有普遍意义，也为其他类似的参变过程提供了重要的理论依据。     

基于布里渊放大的非共线四束激光串行组束的研究

理论上分析了基于布里渊放大的非共线组束结构中组束效率的影响因素,结果表明,当Stokes种子光和抽运光的夹角限制在90 mrad范围内时,组束效率可以达到80％以上.根据数值模拟的结果,设计了非共线四束激光组束的实验,实现了四束工作频率为10 Hz,能量分别为70.4 mJ,71.3 mJ,78.9 mJ,70.1 mJ的激光组束,组束输出能量为189 mJ.为了进一步简化结构和降低系统损耗,设计了适用于多束激光非共线组束的介质池结构. 关键词： 激光组束 受激布里渊散射 相位共轭 布里渊放大     

倍频反射膜的研究

本文导出了获得倍频高反射膜的较简单的必要条件,给出了倍频反射膜系的普遍形式和相应的控制波长公式.作为例子,计算出2、3、4、5倍频的光谱特性曲线;并对2倍频膜系进行了实验研究,给出了测量的光谱透射曲线.     

单轴晶体喇曼光谱的x轴和y轴的非等效性

本文表明,单轴晶体的喇曼光谱,对于非极性模和A(z)(或B(z))模,在各种几何配置下,x轴和y轴都是等效的。极性模E(x)和E(y),对于四角和六角晶系,x轴和y轴大部分是等效的;而对于三角晶系,只有少部分是等效的。 关键词：     

BBO-Ⅰ非共线光学参量啁啾脉冲放大增益带宽实验研究

报道了在光参量啁啾脉冲放大全新原理验证方面取得的最新实验所研究结果。