高强度三次谐波转换中位相扰动的变化

 以I/II类角度失谐三倍频方案为例，详细讨论了在高强度三次谐波转换过程中入射基频光的位相扰动和振幅调制对三倍频光位相扰动的影响，定量分析了基频光和三倍频光的位相扰动之间的变化关系。模拟结果表明，三倍频光的位相扰动幅度近似为基频光的三倍；入射基频光的位相分布对三倍频光的影响比振幅调制的影响更加明显，但是当入射功率密度较大时，基频光的振幅调制对三倍频光位相分布的影响明显增大。     

固定变比为1/3的双桥臂开关电容变换器的研究

摘要：开关电容变换器一直是一个重要的研究领域。近年来,随着交流场合应用的需要,AC-AC开关电容变换器在逐渐发展,主要集中在单桥臂的研究,对于双桥臂的研究较少,尤其在高频工作过程方面还有待发展。通过对各种直流、单相交流开关电容变换器的研究,发现所研究的开关电容变换器主要集中在对单桥臂实验波形、效率和等效电阻的分析,由于双桥臂的电路结构、工作过程比单桥臂要复杂,对其暂态工作过程的研究很少,而开关电容变换器的工作过程和等效电阻的研究对设计双桥臂开关电容变换器以及提高电路的稳态特性有着重要作用。为了更好的提升电路的性能和稳态特性,对1-2升压型双桥臂开关电容变换器在低频、高频的工作过程和换向过程进行了深入研究,给出了开关电容变换器的控制驱动方式,并通过高频分析进行暂态建模得到了等效内阻的表达式。最后通过仿真对分析结果进行了验证。     

1-2降压型双桥臂AC-AC开关电容变换器的研究

摘要：开关电容变换器一直是一个重要的研究领域。近年来,随着交流场合应用的需要,AC-AC开关电容变换器在逐渐发展,主要集中在单桥臂的研究,对于双桥臂的研究较少,尤其在高频工作过程方面还有待发展。通过对各种直流、单相交流开关电容变换器的研究,发现所研究的开关电容变换器主要集中在单桥臂实验波形、效率和等效电阻的分析,由于双桥臂的电路结构、工作过程比单桥臂要复杂,对其暂态工作过程的研究很少,而开关电容变换器的工作过程和等效电阻的研究对设计双桥臂开关电容变换器以及提高电路的稳态特性有着重要作用。为了更好的提升电路的性能和稳态特性,对1-2型双桥臂开关电容变换器在低频、高频的工作过程和换向过程进行了深入研究,给出了开关电容变换器的控制驱动方式,并通过高频分析进行暂态建模得到了等效内阻的表达式。最后通过仿真对分析结果进行了验证。     

激光热效应对PPLN晶体倍频效率的影响

从准相位失配关系出发,研究了PPLN晶体倍频效率与温度的关系,针对温度对折射率与极化周期的影响,分析了激光热效应对准相位匹配系统谐波转换过程的影响。采用有限元分析法计算了PPLN材料内部温度分布状况,并对热效应影响下晶体内部倍频效率变化情况进行了计算。计算结果表明:在不同基频光功率密度下,在倍频过程中晶体温度及通光方向截面折射率的分布不同,在倍频晶体出射面倍频效率的分布也不同;随基频光功率密度增大,晶体整体温度与折射率增大,出射端面倍频效率分布随基频光功率密度变化而变化;与理想条件倍频系统相比,激光热效应对晶体倍频效率有一定的影响。     

基于半导体泵浦倍频绿光激光器的探究性实验设计

为探究在谐振腔中倍频晶体位置对绿光激光器输出功率的影响，利用半导体泵浦固体激光实验仪设计了腔内和腔外倍频绿光的探究性实验。分析了绿光倍频效率与基频光束的功率密度及光斑半径之间的关系，分别测量了磷酸钛氧钾(KTP)倍频晶体位于谐振腔內部和外部不同位置时，532 nm倍频绿光的输出功率。其中在腔外倍频实验中，分别设计了腔外不加透镜时KTP晶体位于腔外不同位置，以及加上透镜时KTP晶体位于聚焦位置两种实验方案。同时，在实验中引导学生利用谐振腔理论和高斯光束传输理论等激光原理计算1 064 nm基频光在腔内外不同位置的光斑半径，分析了KTP晶体在不同位置时532 nm倍频光输出功率出现差别的原因，以及利用透镜聚焦提高激光功率密度以达到提高倍频效率的方法。     

双色相干场高次谐波

通过数值求解一维含时薛定谔方程，研究了激光频率对谐波辐射的影响以及双色相干场（基频光与其二倍频光或三倍频光）作用于原子时的谐波辐射行为。结果表明，在其它条件相同时，用低频入射光可获得更高次谐波，但转换效率较低，高频入射光转换效率较高，但只能获得较低次谐波，基频光及其三倍频光同时作用于原子，谐波次数和转换效率都有所提高。基频光及其二倍频光同时作用于原子，不但谐波次数增多，转换效率提高，重要是的除了通     

二次谐波转换对激光脉宽影响的实验研究

 实验研究了KDP晶体二次谐波转换非线性效应对脉宽测量精度的影响。结果表明：在小信号近似下,长度为1～3cm的KDPⅡ类晶体,对于近高斯脉冲,其基频脉宽与倍频脉宽存在21/2的关系;对于非近高斯脉冲,基频脉冲半宽与倍频脉冲波形的1/4高宽相等;在输入功率密度和能量转换效率较高时,基频与倍频脉宽无固定关系。     

分段小信号近似方法研究准相位匹配倍频效率

从PPLN波导微结构出发分析准相位匹配倍频过程中的相位补偿机理,以极化畴为单元,通过耦合波方程计算极化畴内产生的二次谐波电场,通过电场相干叠加计算倍频效率。分别在小信号近似和基频光高消耗情况下计算准相位匹配倍频效率,结果显示：倍频效率小于5％时,两种情况下的计算结果吻合得很好;随着转换效率增大,小信号近似不再适用,需要在基频光高消耗情形下计算倍频效率。研究了基频光功率密度与准相位匹配倍频效率的关系,定性分析了极化周期存在误差时,误差对倍频效率的影响。     

高通量条件下KDP晶体三倍频参数的优化

 采用四阶龙格-库塔（R-K）数值计算方法,以Ⅰ／Ⅱ角度失谐和Ⅱ／Ⅱ偏振失配两种三倍频方案为例,给出了入射基频光为平面方波,功率密度5GW/cm²的情况下 ,KDP晶体三倍频参数的优化结果。     

便携式谐振倍压电容充电电源的设计

对输入电压为24 V,输出电压3 kV的便携式谐振倍压电容充电电源进行了设计与验证。针对高变压比的特点,电源采用串联谐振拓扑与倍压整流相结合的拓扑结构,避免了高频变压器副边匝数过多、分布参数过大可能造成的不利影响。对高频变压器、谐振电容、开关器件等核心元件进行了设计和调试。最后采用该电源进行电容充电实验,其测试结果验证了设计的正确性。     

高功率钕玻璃激光三倍频脉冲时间波形的研究

基于目前国内规模最大的激光驱动器——“神光Ⅱ”八路基频光已经实现功率平衡运行，通过改变其中若干路三倍频系统各调谐量的偏离，对输出三倍频波形进行束与束之间的横向对比研究.研究发现，对于Ⅱ类-Ⅱ类偏振失配三倍频系统，在影响转换效率的三个调谐量中，偏振分配角失配Δθ_p对三倍频波形影响最大；在入射基频功率密度约为1.0GW/cm²情况下，当三倍频系统三个调谐量都处在最佳匹配时，三倍频波形半峰全宽τ最小.研究工作为最终实现“神光Ⅱ”八路光束三倍频功率平衡输出提供了晶体调试 关键词： 三倍频 时间波形 功率平衡     

双极性直线型变压器驱动源的研制

针对双极性脉冲电压介质阻挡放电（DBD）的应用需求,提出了一种基于直线型变压器驱动源（LTD）的全固态双极性纳秒脉冲形成拓扑。脉冲产生期间各开关的驱动电路均可靠共地极大降低了高低压隔离需求,因此与传统单极性LTD一样理论上可实现脉冲子模块的无限制叠加以获得更高电压的双极性脉冲输出。各脉冲子模块上集成数量相等但具有相反电压极性的储能电容,使隔离磁心的励磁电流在不同脉冲极性下正负交变,有效提高了磁心的利用率,不再需要设置专门的磁通复位电路。最后研制了一套模块化紧凑型双极性LTD原理验证样机,可输出脉冲参数为:电压幅值0～±2 kV,脉冲电流80 A,脉冲宽度50～200 ns,所有脉冲参数可通过上位机灵活可调,通过增加LTD子模块数量可获得更高的脉冲电压。     

晶体级联方式的宽带三倍频方案分析

 讨论了入射基频光频谱宽度、两块和频晶体失谐角对KDP晶体Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ类角度失谐级联方式的三倍频光功率谱分布的影响,分析了影响三倍频效率的因素。研究结果表明,第二块和频晶体得到的三倍频光的功率谱分布与基频光功率谱分布及失谐角有关,三倍频光频谱宽度近似为基频光的3倍,采用该方案的三倍频可有效抑制由于基频光时间相位调制导致的三倍频光强随时间分布的不均匀,并能有效提高大带宽条件下的三倍频转换效率。同时,采用该方案的三倍频,对级联的两块和频晶体厚度及失谐角调整精度要求不高,在实验上有很大的可操作性。     

高稳定高转换效率光参变放大器倍频抽运光源研究

为了实现光参变放大抽运光源高稳定输出的目的。通过对倍频过程的数值模拟分析,提出倍频中存在“稳定区”的概念,在基频光强一定的条件下(小于倍频晶体破坏阈值),通过非共线双程倍频的方式或串联倍频的方式可有效延长倍频晶体的有效作用长度,保证倍频工作区能够被控制在“稳定区”内,从而实现高稳定高转换效率的倍频输出。实验数据验证了这一结论,实验中,利用非共线双程倍频的方式使得倍频工作区在“稳定区”内,对波动±5.7%的1064 nm高斯脉冲基频光,倍频光波动小于±2%,脉冲形状为高阶高斯脉冲,转换效率大于70%,实验结果表明,倍频光的稳定性指标相对于基频光提高了近3倍。     

基于半整块谐振腔的426nm高效倍频光的产生

通过内置周期极化磷酸氧钛钾晶体的半整块谐振腔,采用铯原子D2线的抽运光实现了426nm的蓝光倍频输出。实验采用了相对松散的聚焦,明显改善了基频光和倍频光吸收诱发的热效应。采用305 mW的模式匹配基频光,获得了117.2mW的倍频蓝光,倍频过程中最高光-光转化效率达到42%;84.5mW蓝光在约1h内的功率起伏为0.48%。结果表明,所提方法可实现倍频光的稳定输出,在量子光学、光与物质相互作用等领域具有广阔的应用前景。     

次声波简易监测方法及分析

设计了简易次声检测装置,利用通用电容传声器和计算机(板载)声卡,采用调幅方法或利用非简谐高频倍频分量信息并借助虚拟仪器技术实现次声波监测.使用LabVIEW 内嵌网络功能,探索了环境次声远程监测的可行性.     

折叠腔内腔倍频激光器中基频与谐波相对相位对输出功率的影响

对折叠腔内倍频激光器基频与谐波的相对相位对倍频光输出功率的影响进行了理论分析,并在实验上采用全固体化LD泵浦Nd:YVO₄+KTP折叠腔内腔倍频激光器,利用光楔的色散作用调节腔内基频与谐波的相对相位,得到了倍频光输出随基频与谐波相对相位呈余弦函数平方的变化,验证了理论结果,为消除大功率激光器中相对相位的影响,提高输出功率提供了一种简单实用的方法.     

脉冲堆积激光三倍频过程的逆问题

针对三倍频过程的逆问题,即如何在给定三倍频脉冲形状及三倍频系统参数的前提下,通过逆算得到输入基频光脉冲形状,并采用脉冲堆积法来获得所需的基频光脉冲,提出了相应的计算模型和方法.以分步傅里叶变换和四阶龙格-库塔法为基础,通过数值拟合等方法,建立了三倍频光强与输入基频光强之间的定量火系.以预期输出二三倍频光脉冲为具有特定形状的整形脉冲为例,通过逆算得到了相心的输入基频光脉冲波形.在此基础上,计算获得了脉冲堆积器的衰减系数、延时等控制参数.进而通过对基频光时间波形的整形,实现了所要求的三倍频激光脉冲输出.研究结果表明,该逆算方法具有原理简单、计算快速准确等优点,可为三倍频过程激光脉冲整形设汁提供参考.     

三倍频光学系统中近场调制增长规律研究

高功率固体激光装置的光束质量控制既要满足精密物理实验的苛刻要求,又要保证激光装置在高负载条件下的安全运行,是建造激光器的核心环节。三倍频光学系统承担着将1.053 μm的基频光转换成0.351 μm的三倍频光并聚焦到靶上的任务,是影响激光装置光束质量的重要环节。基于B-T理论研究了非线性传输条件下三倍频光学系统中光束调制的增长规律,基于典型的KDP晶体面形数据建立的中高频相位屏模型,通过数值计算获得了三倍频光学系统不同B积分下光束近场的变化规律。研究表明,三倍频光学系统中最快增长频率和相应的最快增长因子都是为基频光系统的三倍,空间调制周期在0.1～1 mm之间的空间频率成分增长最快。当三倍频光学系统B积分的设计值为1.5,要求三倍频光近场调制度小于1.15时,中高频噪声的RMS值必须控制在1.6 nm以下。     

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。