宽带光学参变啁啾脉冲放大系统的色散控制

在设计宽带光学参变啁啾脉冲放大系统时,对色散源进行了理论分析和讨论。对光学参变啁啾脉冲放大系统的色散量以及各个过程中的高阶色散对脉冲时域和频域特性的影响进行了计算。结果表明展宽器引入了非常大的色散,放大器中信号光相位变化产生的色散较大,参量晶体本身引入的色散相对较小可以忽略不计。输出脉冲宽度主要受二阶色散影响,而三阶和四阶色散主要影响脉冲的波形和信噪比,对频域影响很小。     

啁啾脉冲放大系统空间特性的优化分析

采用Franz-Nodvik模型,通过模拟计算,系统地分析了啁啾脉冲放大(CPA)过程中抽运光和信号光能量密度以及晶体参量对放大器输出能量和转换效率的影响。将理论模拟与实验结果进行比较,证明了理论分析的有效性。计算结果表明:在啁啾脉冲放大系统中,存在一个抽运光最佳能量密度。合理选择抽运光的能量密度可以有效提高系统的能量转换效率和稳定性,而且还可以大大降低系统对注入信号光能量的要求以及由于信号光能量抖动所造成的输出不稳定性。     

啁啾脉冲频域干涉仪相位重建方法的理论研究

理论研究了啁啾脉冲频域干涉仪的时域相移重建技术,对于接近实际的频谱干涉条纹,分别采用傅里叶变换和小波变换的方法完成了时域相位扰动信号的重建。傅里叶变换方法产生的重建误差受到滤波参数的影响,相对而言,小波变换方式解谱过程中,不需要进行特意的滤波操作,从而避免了重建结果存在误差不确定性的问题。     

啁啾脉冲频域干涉仪相位重建方法的理论研究

理论研究了啁啾脉冲频域干涉仪的时域相移重建技术,对于接近实际的频谱干涉条纹,分别采用傅里叶变换和小波变换的方法完成了时域相位扰动信号的重建。傅里叶变换方法产生的重建误差受到滤波参数的影响,相对而言,小波变换方式解谱过程中,不需要进行特意的滤波操作,从而避免了重建结果存在误差不确定性的问题。     

啁啾脉冲的光谱整形

为了获得更高功率的输出激光脉冲,需要将注入到主放大链的种子脉冲进行光谱整形来补偿放大过程中的增益窄化效应.利用展宽器中啁啾脉冲的光谱具有空间排布的特点.采用石英晶体平凸透镜空间光强度调制器间接地实现窄带激光脉冲的光谱整形,在展宽器的输出端获得了光谱呈平顶分布的种子啁啾脉冲.通过调节偏振片的透偏方向,可方便地调谐输山脉冲光谱的形状.     

啁啾脉冲堆积用于光脉冲整形

报道了一种利用100 ps啁啾脉冲堆积产生2．2 ns任意整形脉冲的脉冲整形系统。采用掺Yb~(3 )光纤锁模振荡器得到稳定的锁模光脉冲序列,将该锁模脉冲通过啁啾光纤光栅展宽并通过1 nm带宽的高斯形光谱滤波器滤波,得到标准的100 ps高斯形啁啾脉冲序列,将此脉冲选单经过光纤延迟线组成的32路脉冲堆积器,得到了精度为32 bit的重复频率为1 Hz的2．2 ns任意整形光脉冲。研究了堆积脉冲的特性,分析了宽带啁啾堆积整形脉冲的光谱时间扫描特性对激光驱动惯性约束聚变打靶束匀滑的优化作用。实验测得了该系统输出的2．2 ns整形光脉冲具有小于50 ps的上升沿,与100 ps啁啾脉冲的时间抖动小于4 ps。     

啁啾脉冲频域干涉测量技术的扰动重构理论模拟研究

利用啁啾脉冲的频域干涉测量技术,可实现对超快光学瞬态过程的单发诊断,此方法的时间分辨率和单发时间测量范围分别与啁啾脉冲的谱宽和脉冲宽度及光谱仪的工作性能有关。当两束线性啁啾脉冲进入光谱仪后,相同的频谱成分会发生干涉形成频谱干涉条纹,如果其中一束脉冲受到外界扰动的影响,可根据干涉条纹的形状重构出扰动的具体形式。理论研究和数值模拟了由频谱干涉图重构外界附加扰动的过程,模拟结果显示重构出的扰动同附加的真实扰动符合得较好;在频谱记录面有限的情况下,重构出的扰动信号带有强烈的振荡,通过平滑处理有效地抑制了振荡。     

能量啁啾电子束自由电子激光放大啁啾脉冲

 提出采用具有能量啁啾电子束的自由电子激光放大器放大啁啾脉冲,分析说明了它的工作机理和滑移现象对其的影响。采用研制的1维非定态程序GOFEL-P,对能量啁啾自由电子激光放大器放大啁啾脉冲的过程进行了数值模拟和分析,计算了不同啁啾参数的脉冲被放大后的腔外压缩情况。结果表明：与单能电子束时相比,能量啁啾自由电子激光可以放大具有更大啁啾参数的啁啾脉冲,使压缩后的脉冲峰值功率增大至568 GW,脉冲宽度缩短至2.29 fs,大幅增强自由电子激光放大啁啾脉冲以及腔外压缩脉冲的效果。     

钛宝石飞秒激光的啁啾脉冲再生放大

根据多通放大理论计算分析了再生放大器的激光放大特性，并采用啁啾脉冲放大技术完成了钛宝石飞秒脉冲激光的再生放大实验，获得了２ｍＪ的输出脉冲能量，增益大于１０６，对有关现象作了讨论。     

基于Mathematica6.0的空间滤波实验演示

利用Mathdmatica 6.0的图像、动画功能演示了空间滤波实验.通过调用Mathematica 6.0中的Manipulate操作命令调节所设计滤波器的参数,演示了不同输入图像空间滤波后的成像效果,形象地展现了光学信息处理过程的物理本质.     

Fourier Code for Spatial Filter in High Power Laser System

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＳｈｅｎｇｕａｎｇⅢｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄｂｉｇｅｓｔｐｒｏｇｒａｍｓｉｎｌａｓｅｒｆａｃｉｌｉｔｙ．Ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｃｏｍｐｌｅｔｅｓｅ...     

线性聚焦和线性散焦效应对空间光孤子间相互作用的影响

考虑非均匀一维自聚焦介质的横向不均匀性,利用非线性薛定谔方程满足的守恒律给出了相邻空间孤子间隔的解析式,并对空间孤子之间的相互作用进行了数值模拟.结果表明,线形聚焦效应增强了空间孤子之间的相互作用;而线形散焦效应减弱了空间孤子之间的相互作用.当不考虑介质横向不均匀时,空间孤子之间发生周期性的碰撞.线性散焦效应使相邻空间孤子之间的间隔随传输距离发生周期性的变化,但孤子之间并不发生碰撞.线性聚焦效应使相邻空间孤子随传输距离发生周期性的碰撞,线性聚焦效应具有压制损耗使相邻空间孤子间隔变大的作用.     

窗函数对光学空间滤波效果的影响分析

为改善光学空间滤波的效果,分析说明了低通滤波器窗函数对光学空间滤波效果的影响。提出了相同通频区域下选择窗函数的两个要求即更窄的频谱主瓣宽度和更小的旁瓣高度,并运用MATLAB模拟了基于4f系统的光学空间滤波。结果表明,窗函数频谱主瓣宽度直接影响滤波结果的轮廓可见度,频谱旁瓣直接影响着频域截断带来的吉布斯波纹的大小。为如何选择滤波器透过率分布提供了理论参考。     

二维机械准直器准直光束的衍射

把入射光作为从不同方向入射的空间光,应用傅里叶光学的方法分析了通过机械准直器中一组不同间距的栅格挡光片的物理过程。建立了准直光束的理论计算公式,给出了采用数值方法精确计算准直光束的主要步骤和计算中应注意的问题,计算了空间频率分布。对于从各方向入射的光辐射,证明了机械准直器的准直性能,对于平行光入射,计算了通过机械准直器的光辐射衍射,衍射超出了准直器的几何阴影区,得到了准直光束空间频率的二维分布图形。与国外一维的方法相比,该方法更准确、快捷,计算结果与实验数据比较,更接近实验结果。     

孔径透射率调制对外差探测的影响

信号光与本地光的夹角是影响探测器输出外差信号强度的主要因素。当夹角过大时,甚至不能检测到外差信号。通过分析提出,外差信号的振幅实际上是接收孔径透射率函数的傅里叶变换,以此为依据提出一种降低失配角对外差信号影响的方法,即在接收孔径处放置透射率分布满足一定函数形式的透过型元件,使其傅里叶频谱满足预定的要求,这种情况下两光束夹角增大时,探测器输出的外差信号强度能得到增强,从而降低了对探测系统瞄准精度的要求。     

PTR系统空间分辨率受光斑尺寸影响的理论和实验研究

给出光热辐射测量（ＰＴＲ）系统空间分辨率的定义。研究了入射光光斑尺寸对空间分辨率的影响，理论分析及实验研究表明，聚焦后的入射光能大大提高系统的空间分辨率。     

高功率准分子激光MOPA系统光束平滑技术研究

在充分调研大型激光系统多种光束平滑技术基础上,针对高功率准分子激光系统波长短、宽频带等特点,选用了无阶梯诱导空间非相干(EFISI)技术来实现角多路高功率准分子激光系统的平滑化。利用前端部分相干散射源和严格的像传递光路,开展了光束经预放大器1三程放大和预放大器2双程放大实验,研究了光束动态均匀性。实验结果表明,基于EFISI技术的平滑方法较好地保持了散射源的光束均匀性,经预放大器1放大后不均匀性为2.04%,经预放大器2放大后不均匀性为1.96%,能够满足高功率XeCl准分子激光角多路系统建设需求。     

Convolution and Filtering in Fractional Fourier Domains

Fractional Fourier transforms, which are related to chirp and wavelet transforms, lead to the notion of fractional Fourier domains. The concept of filtering of signals in fractional domains is developed, revealing that under certain conditions one can improve upon the special cases of these operations in the conventional space and frequency domains. Because of the ease of performing the fractional Fourier transform optically, these operations are relevant for optical information processing.     

去噪和非线性效应中滤波方法的选择研究

针对去噪和非线性效应中滤波的特点,分析了去噪和非线性效应的基本原理,给出了矩形滤波、汉宁滤波和门限滤波的方法及其优缺点,比较了这三种滤波方法对傅里叶变换轮廓术(FTP)测量准确度的影响.计算机仿真表明:对于线性系统中的去噪处理,选用门限滤波效果最佳;对于非线性效应中滤波,选用矩形滤波与汉宁滤波效果较佳.实验中主要表现为非线性效应.结果表明:用矩形滤波,物体面形恢复的最好,用门限滤波,物体面形恢复的最差.计算机仿真和实验结果都表明:矩形滤波与汉宁滤波相比较,用矩形滤波效果更佳.     

光纤激光模场及表征技术进展

在光纤通信、光纤激光器和光纤传感等领域的实际应用中,需要重点关注光纤中的模式问题。模分复用是提高光通信信息容量的有效方法,模间干涉是大多数光纤传感的基本方法,高功率光纤激光的光束质量控制的关键技术之一就是模式控制,因此,对光纤模式理论、模式产生及转换、模式表征技术开展研究具有重要的研究意义和实际应用价值。论文讨论了光纤的模式及光束质量,分析了多种模式发生及转换的方法,将模式表征方法归结为非相干、相干和低相干测量法。光纤模式表征是目前的研究热点,在多种表征方法中,空间和频谱成像法（S²）和双重傅里叶变换法（F²）具有显著的优越性,可不需要提前知道光纤的几何参数,就可获得模场分布、模式功率占比、群时延等特性。研究表明F²法更适合于表征高功率光纤激光的模场特性。