猫眼激光谐振腔横模选择特性研究

将猫眼逆向器作为激光谐振腔的一个腔镜组成猫眼谐振腔。介绍了猫眼逆向器的结构,阐述了猫眼逆向器中凸透镜和凹面镜的间距改变时猫眼曲率半径的相应变化,并通过有效地控制该间距来选择激光横模,从而保证基横模输出。在激光谐振腔衍射积分方程的基础上,运用牛顿柯特斯数学方法,对不同参量下的猫眼激光谐振腔的横模状况进行分析,得出了各阶横模对应的特征值和功率损耗,计算出保证基横模输出的参量,并与实验对比,得到了一致的结论,为激光器的横模选择和控制提供了一种简便易行的新方法。     

猫眼腔激光器的横模变换与频率分裂

为了产生多种激光横模,以前的系统相对比较复杂,而且一般只能产生基横模和低阶横模,很难产生高阶横模,同时也很难观察到模竞争中一个频率抑制另一个频率的变化过程。基于猫眼谐振腔激光器和频率分裂技术,提出了一种新型的激光原理综合实验系统。该系统利用猫眼逆向器作为He-Ne激光器的一个腔镜,通过调节猫眼逆向器中两镜片间距可输出包括基横模、低阶横模、高阶横模在内的十余种典型横模,并可完成纵模、偏振、出光带宽等多种激光基本特性的实验。同时在基横模状态下,利用谐振腔内加入的石英晶体片可实现激光频率分裂及其频差调节。在此基础上又可实现完整的模竞争过程的观察。     

猫眼谐振腔氦氖激光器理论分析

猫眼逆向器作为谐振腔镜与一个凹面镜构成猫眼激光谐振腔.精确计算了三种猫眼逆向器(即理想猫眼逆向器和两种存在误差的猫眼逆向器)的逆向平行反射性，并对应用这三种猫眼逆向器的谐振腔中高斯光束的各项参数进行了深入分析，得出结论：对于高斯光束，凸透镜的焦距、凹面镜曲率半径、凸透镜与凹面镜间距三者相等的猫眼逆向器为理想逆向器，其逆向平行反射性最好，此时猫眼谐振腔处于理想状态，基模模体积最大，远场发散角最小，稳定性最好；在猫眼谐振腔的设计中，要尽量减小猫眼逆向器中凸透镜的焦距，增大凹面输出镜的曲率半径；猫眼逆向器存在误差时谐振腔的各项性能将受到影响.为猫眼谐振腔激光器的设计提供了理论依据.     

基于猫眼谐振腔激光器的激光基本特性综合实验系统

基于猫眼谐振腔结构的He-Ne激光器,设计了激光基本特性综合实验系统. 使用该系统可以同时实现激光基横模与高阶横模观察、纵模观察、频率分裂及模竞争实验的演示.     

猫眼逆向调制自由空间激光通信技术的研究进展

猫眼逆向调制自由空间激光通信技术相比传统激光通信技术更具优势。本文介绍了逆向调制自由空间激光通信技术的原理和猫眼逆向调制终端的原理结构。综述了国内外猫眼逆向调制自由空间激光通信技术在调制器特性、猫眼光学系统和技术应用3个方面的研究现状。分析了猫眼逆向调制自由空间激光通信的关键技术。最后,展望了该项技术的应用前景。     

圆镜共焦腔激光横模的传输矩阵法模拟和分析

共焦腔是一般稳定腔的特例,由于等价性,共焦腔中自再现模的振幅分布、损耗和光斑尺寸常常被用于讨论一般稳定腔。为了分析具有大菲涅尔数的圆镜共焦腔,本文利用传输矩阵方法对腔模进行计算和讨论。研究结果表明:传输矩阵方法的结果与Fox-Li积分迭代法的结果一致,并且传输矩阵方法实用于大菲涅尔数共焦腔。     

根据激光单脉冲能量空间分布测量激光横模结构的方法

针对脉冲激光器,提出了一种根据激光单脉冲能量空间分布测量激光横模结构的方法,构造了相应算法,并通过理论和实验验证了该方法.通过对调Q二极管泵浦固体激光器的调Q过程进行数值模拟,计算出单脉冲能量空间分布曲线和各阶横模比例,同时根据单脉冲能量空间分布曲线上一些离散点计算出各阶横模比例,且与调Q过程数值模拟的直接计算结果相等.同时在实验中根据测量出的单脉冲能量相对值,计算出各阶横模比例,拟合出腔外不同距离处的单脉冲能量空间分布曲线.对腔外不同距离处单脉冲能量相对值和相应拟合曲线进行比较,发现测量值和拟合曲线吻合.     

根据激光单脉冲能量空间分布测量激光横模结构的方法

针对脉冲激光器,提出了一种根据激光单脉冲能量空间分布测量激光横模结构的方法,构造了相应算法,并通过理论和实验验证了该方法.通过对调Q二极管泵浦固体激光器的调Q过程进行数值模拟,计算出单脉冲能量空间分布曲线和各阶横模比例,同时根据单脉冲能量空间分布曲线上一些离散点计算出各阶横模比例,且与调Q过程数值模拟的直接计算结果相等.同时在实验中根据测量出的单脉冲能量相对值,计算出各阶横模比例,拟合出腔外不同距离处的单脉冲能量空间分布曲线.对腔外不同距离处单脉冲能量相对值和相应拟合曲线进行比较,发现测量值和拟合曲线吻合.     

基于激光主动探测的“猫眼效应”研究

 针对基于“猫眼效应”的激光主动探测技术在光电对抗中的广泛应用,建立了迎面观瞄光电装置光学系统反光指数数学模型,并结合探测组件建立了探测距离数学模型,模拟了反光指数与内部特性参数间的数值关系及探测距离与迎面观瞄光电装置主要参数间的数值关系。为了验证建立的数学模型的正确性,利用研制的激光主动探测装置,分别以2.5 mm、5.5 mm孔径角镜和25 mm、35 mm、56 mm孔径光电观瞄装置为目标,进行了最大探测距离模拟和验证实验,模拟值分别为1 290 m、1 656 m、866 m、1 919 m、1 226 m,实验值分别达到1 100 m、1 500 m、800 m、1 800 m、1 200 m。结果表明：最大探测距离模拟值和实验值有很好的一致性。     

CCD损伤进程中光学成像系统激光 猫眼回波实验研究

建立了猫眼回波探测成像光学系统损伤程度的实验系统,得到激光损伤CCD时猫眼回波峰值功率随辐照时间的变化曲线,分析了回波峰值功率的变化机理,并据此建立回波峰值功率变化与CCD损伤程度之间的联系.研究表明,受CCD不同损伤区域的反射率及粗糙度差异的影响,猫眼回波峰值功率随CCD损伤程度的加深呈现先显著上升再迅速下降的变化规律,实际应用时可通过探测CCD猫眼回波强度的变化,再依据此规律来推断CCD各层结构的损伤状态.     

Excellent polarization-independent reflector based on guided mode resonance effect

A broad band polarization-independent reflector working in the telecommunication C+L band is proposed using the guided mode resonance effect of a periodic surface relief element deposited by a layer of silicon medium. It is shown that this structure can provide high reflection (R>99.5%) and wide angular bandwidth (θ≈20°, R>98%) for both TE and TM polarizations over a wide spectrum band 1.5 μm～1.6 μm. Furthermore, it is found by rigorous coupled wave analysis that the polarization-independent reflector proposed here is tolerant of a deviation of grating thickness, which makes it very easy to fabricate in experiments.     

基于嵌入式平台的猫眼效应目标实时探测系统研究

在安保工作中,为快速发现狙击手,构建了利用狙击镜的猫眼效应原理来发现目标的系统。该系统不同于传统的采用连续激光扫描视场,而采用可调制半导体激光器为探测光源,在调制信号的控制下照射视场,CCD接收相应的主被动回波图像。并根据目标距离不同所成图像特征不同的特点,提出了分别针对远近目标的识别算法,最终在嵌入式DSP高速处理平台上进行图像处理实现。外场实验结果表明,主被动图像相结合,且利用远近目标不同的识别算法,有效提高了探测率,降低了虚警率,系统准确探测到了300 m近目标和800 m远目标,并达到10 frames/s的实时处理速度。     

立方角锥棱镜的有效反射区

定义了立方角锥棱镜的有效反射区 ,证明了立方角锥棱镜底面角部区域 (即非有效反射区 )入射光与出射光不平行 ,并且在入射光垂直棱镜底面入射情况下计算得有效反射区的面积为底面的三分之二。     

基于嵌入式平台的猫眼效应目标实时探测系统研究

在安保工作中,为快速发现狙击手,构建了利用狙击镜的猫眼效应原理来发现目标的系统。该系统不同于传统的采用连续激光扫描视场,而采用可调制半导体激光器为探测光源,在调制信号的控制下照射视场,CCD接收相应的主被动回波图像。并根据目标距离不同所成图像特征不同的特点,提出了分别针对远近目标的识别算法,最终在嵌入式DSP高速处理平台上进行图像处理实现。外场实验结果表明,主被动图像相结合,且利用远近目标不同的识别算法,有效提高了探测率,降低了虚警率,系统准确探测到了300m近目标和800m远目标,并达到10frames/s的实时处理速度。     

化学氧碘激光器中的角立方反射器的研制

分别利用电子束蒸发和离子束溅射手段在单晶硅基底上制备了54.7°入射1315nm和632.8nm双波长高反射薄膜,并对两种手段所镀制薄膜地性能进行了比较;然后对离子束溅射所镀制的反射镜进行了胶合,得到了高精度的角立方反射器。最后,将所制备的角立方反射器实际用于化学氧碘激光谐振腔后,获得了近衍射极限的激光输出。     

脉冲Nd3+:YAG激光器基横模选择的实验研究

阐述了谐振腔与横模选择的原理、分析选横模的方法，研究了如何在YAG脉冲激光器上抑制高阶模，从而得到波长为1．06μm的单一基模激光束输出，并通过实验验证倾斜反射镜选模的效果.     

Dual-wavelength distributed Bragg reflector semiconductor laser based on a composite resonant cavity

We report a monolithic integrated dual-wavelength laser diode based on a distributed Bragg reflector (DBR) composite resonant cavity. The device consists of three sections, a DBR grating section, a passive phase section, and an active gain section. The gain section facet is cleaved to work as a laser cavity mirror. The other laser mirror is the DBR grating, which also functions as a wavelength filter and can control the number of wavelengths involved in the laser action. The reflection bandwidth of the DBR grating is fabricated to have an appropriate value to make the device work at the dual-wavelength lasing state. We adopt the quantum well intermixing (QWI) technique to provide low-absorption loss grating and passive phase section in the fabrication process. By tuning the injection currents on the DBR and the gain sections, the device can generate 0.596 nm-spaced dual-wavelength lasing at room temperature.     

Nd~(3 ):YAG激光器基横模选择的实验研究

阐述了谐振腔与横模选择的原理、分析选横模的方法,研究了如何在YAG脉冲激光器上抑制高阶模.从而得到波长为1.06μm的单一基模激光束输出,并通过实验验证倾斜反射镜选模的效果.     

一种适用于脉冲Nd^3＋：YAG激光器的新型横模控制谐振腔

本文报道了一种新型横模控制谐振腔——圆形空心波导谐振腔。实验表明这种新型横模控制诣振腔与腔内加小孔光阑的横模控制谐振腔相比,有基模TEM_∞输出效率明显增高和远场发散角大大减小等优点,文中对其限横模机理进行了分析和讨论。     

Dual-wavelength distributed Bragg reflector semiconductor laser based on composite resonant cavity

We report a monolithic integrated dual-wavelength laser diode based on a distributed Bragg reflector (DBR) composite resonant cavity. The device consists of three sections, a DBR grating section, a passive phase section, and an active gain section. The gain section facet is cleaved to work as a laser cavity mirror. The other laser mirror is the DBR grating, which also functions as a wavelength filter and can control the number of wavelengths involved in the laser action. The reflection bandwidth of the DBR grating is fabricated to have an appropriate value to make the device work at the dual-wavelength lasing state. We adopt the quantum well intermixing (QWI) technique to provide low-absorption loss grating and passive phase section in the fabrication process. By tuning the injection currents on the DBR and the gain sections, the device can generate 0.596 nm-spaced dual-wavelength lasing at room temperature.