小尺度自聚焦理论的非傍轴修正

从原始的非傍轴传输方程出发,研究了光束的非傍轴效应对小尺度自聚焦现象的影响结果是,非傍轴效应对不稳定区间的截止频率没有影响,但使最快增长频率增大,最大增长率减小同时,由于非傍轴的影响出现了一个新的增益区间,在该区间里,增益远远大于在原区间里的增益,但是,随着背景光强的增大,增益迅速减小.     

有限能量Airy光束的小尺度自聚焦特性

研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦,有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生,而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研究不同截断系数小尺度自聚焦的增益谱,发现截断系数也极大地影响有限能量Airy光束的增益谱,截断系数越小Airy光束受噪音影响分裂的可能性就越大;对于较大的截断系数,有限能量Airy光束增益谱和由它主瓣拟合的高斯光束的增益谱越来越接近.研究结果对于有限能量Airy光束的潜在应用有一定的指导作用.     

非傍轴双光束势阱产生的辐射力

分析了两束相对传输的非傍轴高斯光束相干叠加形成的双光束势阱对瑞利粒子产生的辐射力,并作了数值计算,结果表明,与傍轴双光束势阱相比,非傍轴双光束势阱的辐射力有明显的不同,纵向辐射力和横向辐射力都增大,y方向平衡点数目由一个增加到多个,且势阱更深,横向辐射力变化趋势更陡,更有利于微粒的精确定位,与非傍轴单光束势阱相比,势阱更深,所产生的辐射力更大,因而更利于控制瑞利粒子。     

非傍轴洛伦兹光束的传输特性研究

基于光强二阶矩理论,推导出非傍轴洛伦兹光束的远场发散角、近场发散角、束腰宽度以及光束传输因子的解析表达式,并通过数值模拟,得到它们与对应束腰宽度以及波长的关系。结果表明:与非傍轴高斯光束相比,在满足二极管激光器物理机制的条件下,非傍轴洛伦兹光束更符合二极管激光束的实际情况,因此,非傍轴洛伦兹光束更适用于描述二极管激光器等光源尺寸小且发散程度较大的激光光源。     

自聚焦克尔类电介质中非傍轴光束调制非稳的研究

将非傍轴效应等效为四阶空间色散、五阶非线性效应和自陡峭效应加以处理.利用线性稳定法研究非傍轴光束在非线性克尔介质中的传播稳定性.理论分析和数值模拟均表明，入射功率p₀和非傍轴参量a决定非傍轴光束调制非稳增益谱呈现出三种不同的分布规律，并给出相应判据以区分三种不同分布. 关键词： 非傍轴光束 调制非稳 增益谱 克尔介质     

自由空间中超短脉冲光束的非傍轴效应分析

在应用时间与空间傅里叶变换的基础上, 运用泰勒展开的方法, 得出了一种对多周期超短脉冲光束进行非傍轴修正的方法, 并将其应用于脉冲高斯光束．与数值结果的比较表明, 对于束宽在波长量级的脉冲光束, 二阶修正已经很接近非傍轴精确解, 并在例子中观察到：由于超短脉冲光束中时空耦合效应的存在, 脉冲的时间分布将会影响修正的空间分布．     

非傍轴截断平顶光束的质量因子

 使用功率密度的二阶矩方法和Li提出的平顶光束模型,推导出了非傍轴截断平顶光束的束腰宽度、远场发散角和光束质量因子的解析表达式。计算结果表明：非傍轴截断平顶光束的质量因子不仅与截断参数、光束阶数有关,而且与初始束腰宽度和波长之比有关;当截断参数趋近于0时,远场发散角趋于渐近值63.435°;对于光束阶数为1和截断参数趋于无穷大的特例,计算结果分别退化为非傍轴截断高斯光束和非傍轴无截断平顶光束的结果;功率密度的二阶矩方法可用于截断光束,并克服了光束质量因子的发散困难。     

非傍轴截断平顶光束的质量因子

使用功率密度的二阶矩方法和Li提出的平顶光束模型,推导出了非傍轴截断平顶光束的束腰宽度、远场发散角和光束质量因子的解析表达式。计算结果表明：非傍轴截断平顶光束的质量因子不仅与截断参数、光束阶数有关,而且与初始束腰宽度和波长之比有关;当截断参数趋近于0时,远场发散角趋于渐近值63.435°;对于光束阶数为1和截断参数趋于无穷大的特例,计算结果分别退化为非傍轴截断高斯光束和非傍轴无截断平顶光束的结果;功率密度的二阶矩方法可用于截断光束,并克服了光束质量因子的发散困难。     

非傍轴光束的光强表示

以平面波微小圆孔的非傍轴衍射为例,给出了垂直于光束传输方向的横截面上不同定义的三种光强(传统光强I、精确光强Jz、时间平均能流密度〈Sz〉)的计算公式,并进行了详细的数值计算和比较研究;指出对微小孔衍射,必须考虑光场的矢量特性。     

增益(损耗)介质中高功率激光束的小尺度自聚焦理论研究

将Bespalov-Talanov理论推广到介质有增益(损耗)的情形,揭示了在介质有增益或损耗从而 光强随传输距离变化的情况下小尺度自聚焦的特性.主要是在一定的输入功率下,小尺度调 制增长的临界频率、最快增长频率及其对应的最大增益(B积分)均随介质增益或传输距离的 增大而增大;对于确定的输出功率,随介质增益的提高,B积分值变小,同时最快增长频率 向低频方向移动.利用局部能量守恒定律唯象地研究了增益和损耗对激光束成丝的影响,发 现增益使成丝距离延长而损耗使成丝距离缩短.讨论了介质增益和损耗对高功率激光放大器 设计的影响.尽量使激光器在小输入高增益状态下运行,可以从某种程度上抑制因小尺度自 聚焦而导致的介质破坏效应. 关键词： 自聚焦 成丝 强激光传输     

在稀薄等离子体中激光传播的相对论自聚焦

讨论超强、超短脉冲激光在稀薄等离子体中传播过程的某些性质;用二维快速傅立叶变换求解波动方程.相对论自聚焦的基本方程包括非线性源项和衍射的影响.由于有质动力和相对论的影响,使等离子体的频率降低,从而使折射指数发生改变,影响激光在等离子体中的传播.在入射激光功率(p)超过临界功率(p_c)时,激光在传播过程中产生自聚焦;反之,激光在传播过程中逐渐衰减,不产生自聚焦.     

多模激光的模相关和相干模表示

对多模激光的模相关和相干模表示作了深入的理论研究.利用部分相干光理论,将与高斯-谢尔模型光束等效的多模激光表示为空间相干,并且彼此可相关模式的叠加.给出了直角坐标系下模相关系数的解析表达式.基于M²因子概念,建立了在考虑模式相关的一般情况下的多模激光模分解理论. 关键词：     

辅助光斑对10μm半径级小尺度自聚引发谐波辐射的作用

本文的最新实验表明,单个10μm半径级的激光斑在预形成的激光等离子体中不能有效激励90°侧向3ω₀/2谐波发射。但配合同样尺寸的辅助光斑,在满足一定位置和角度条件下却容易引发这种发射。使用双等离振子衰变理论,结合动态自聚细丝模型分析了这一现象的起因。     

FILAMENTATION INSTABILITY OF LASER BEAMS IN NONLOCAL NONLINEAR MEDIA

The filamentation instability of laser beams propagating in nonlocal nonlinear media is investigated. It is shown that the filamentation instability can occur in weakly nonlocal self-focusing media for any degree of nonlocality, and in defocusing media for the input light intensity exceeding a threshold related to the degree of nonlocality. A linear stability analysis is used to predict the initial growth rate of the instability. It is found that the nonlocality tends to suppress filamentation instability in self-focusing media and to stimulate filamentation instability in self-defocusing media. Numerical simulations confirm the results of the linear stability analysis and disclose a recurrence phenomenon in nonlocal self-focusing media analogous to the Fermi-Pasta-Ulam problem.     

1.06μm连续与脉冲激光对GaAs材料的联合破坏效应

通过1.06μm连续激光和脉冲激光联合破坏GaAs材料的实验研究, 给出了GaAs材料在三种不同的连续激光功率密度辐照下, 所需脉冲激光的破坏阈值, 结果表明, 联合破坏时所需脉冲激光的破坏阈值小于单独使用脉冲激光的破坏阈值。根据轴对称二维热模型, 计算了三种情况下连续激光辐照时GaAs材料的表面温度分布曲线及表面辐照中心处温升随辐照时间的关系, 并估算了其后作用的脉冲激光对材料的温升, 对实验及计算结果进行了分析, 并着重比较了联合破坏方式和单独破坏方式的优缺点。     

双频激光在不均匀等离子体中的耦合

本文研究了具有不同频率的两束激光在不均匀等离子体拍频共振点的耦合系数,计算了该系数对于等离子体拍频波加热的影响以及它对于双频光束频率比和等离子体定标长度的依赖关系。 关键词：     

利用衍射光学技术进行激光光强叠加的研究

采用模拟退火算法研究了利用衍射光学元件(DOE)进行激光光强叠加的可能性,并分析了由于蚀刻误差和入射激光束位置偏离引起的误差.数值模拟结果表明在DOE相位是16阶量化的情况下,设计误差小于1.7e-3,效率大于98.9%,可以很好地实现光束叠加功能.     

共振自聚焦理论

本文应用光学混频和自聚焦理论,研究了两束频率差等于等离子体振荡频率的激光在均匀等离子体中的共振自聚焦行为,解析地导出了非线性介电常数和共振自聚焦的阈值功率,并讨论了它对激光等离子体参数的定标关系,并且与普通的有质动力自聚焦作了比较。此外,本文还研究了偏离频率匹配条件对共振自聚焦阈值功率的影响。 关键词：