强激光束在等离子体通道中传输的变分法研究

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机载激光测深中激光传输通道的光学特性

光在海洋中的传输特性对于机载激光测深有着重要的意义。本文从分析海水对光的吸收和散射的特性出发,对机载激光测深的海洋传输特性进行细致的讨论,并阐述其对机载激光测深的影响。     

真空绝热玻璃应力理论分析及数值计算

对真空绝热玻璃(真空玻璃)应力进行了理论分析,用弹性力学的的结点法建立真空玻璃应力分布数学计算模型。计算结果表明,抽真空后,玻璃中的最大应力为7.381MPa,最小应力为-1.809MPa,支柱截面上的正应力为124MPa,轴向变形为0.1865μm,满足抗压强度要求。     

强激光大气传输中晕及其补偿

文章给出用4-D程序计算热晕问题的数值结果,用包括信标光在内的4-D程序对相位补偿和场补偿进行了数值模拟,结果表明,单纯的相位补偿是不稳定的(PCI),场补偿是完全有效的。     

激光系统用密封圈除气对真空光学元件性能影响

光学真空系统内的非金属材料出气会产生分子态污染,导致光学元件的透过率降低,进而会加剧激光诱导损伤,降低高功率激光装置的负载能力。提出对通光环境内的密封材料进行优选,开展热真空烘烤实验研究。结果表明,氟橡胶246出气量较小,温度对材料除气效果影响较大,且密封圈经过真空烘烤除气对光学特性影响较低,与密封圈不进行真空烘烤处理相比,紫外段平均透过率变化减少1个数量级,平均损伤密度降低了56%。该技术可应用于高功率激光装置精密洁净领域和其他精密光学洁净系统。     

超高真空拉曼光学显微镜及应用研究

为了开展超高真空拉曼光谱学的研究,我们自主研制了超高真空拉曼光学显微镜。该显微镜作为一个独立单元,可安装到超高真空系统上,对其中的样品进行光学显微成像和微区拉曼散射光的提取和汇集。配合一台JY iHR550光谱仪所做的光谱测试表明,该显微镜对拉曼散射光的提取和汇集能力在光谱分辨、信噪比和低波数性能等方面均已达到国际商用仪器的水平。将此显微镜集成到一套超高真空系统上,初步研究了加热、通电对石墨烯拉曼光谱的影响和石墨烯的光电效应,得到了令人满意的实验结果。     

衍射光学元件车削补偿技术的研究

超精密单点金刚石车削加工是高精度衍射光学元件制造的重要方法,但是以往的加工方法是直接一次车削加工成型,无法实现具有加工-检测-补偿加工-检测的闭环控制特点的超精密加工,从而导致零件精度较低。针对这种加工技术的缺陷,通过研究衍射光学元件金刚石车削过程和面形状误差补偿,对表面轮廓仪实际测量的轮廓数据进行处理,计算出实际车削曲线与理想曲线之间的法向残余误差,以此获得新的金刚石车削加工轨迹,实现衍射光学元件的超精密闭环控制加工。利用单点金刚石车床对口径78的衍射光学元件进行补偿加工试验,最终使其PV值由10.4 m经过一次补偿加工后降为4.3 m。     

利用锗酸铋晶体的电光补偿型光学应力传感器

利用锗酸铋(BGO)晶体的弹光双折射与电光双折射可以相互补偿的特性,设计并研究了一种新型光学应力传感器。折射率椭球分析结果表明,在垂直于BGO晶体的(111)晶面方向上同时施加应力和电场,晶体的弹光双折射能够被电光双折射所补偿,因而可以实现应力的闭环光学测量。光学传感单元主要包括两个棱镜偏振器和一块平行四边形的BGO晶体,该晶体自身能够通过对光波的两次全反射产生0.5π的光学相位偏置,因而不需要附加四分之一波片。实验测量了30kPa以内的压缩应力,被测压缩应力与补偿电压之间具有较好的线性关系,且每1kPa压缩应力所需要的补偿电压约为4.26V。     

激光干涉任意转角测量信号的获得及误差补偿技术

采用信号处理的方法对激光干涉测角系统的特性进行线性化处理,需要产生两路正交信号。采用空间互相垂直的两套干涉系统获得信号难免会使系统复杂、调整困难,因此提出了一种插值处理方法,可以利用测量得到的一路信号获得线性输出信号。输出信号的非线性误差较处理前大大减小了,但是无法满足高精度测量的要求。还提出了针对误差产生的原因进行的误差补偿技术。实验结果表明,提出的方法可以实现任意转角的高精度测量,光程差的测量误差小于±0 2μm,对应的转角测量误差为0 63″。     

色散补偿技术中超短光脉冲传输特性的研究

本文用变分法对色散补偿技术中超短脉冲的传输特性进行了理论和数值分析.首先给出了描述超短脉冲传输特性的耦合微分方程组,然后对其进行数值求解.计算中考虑了光纤非线性系数的差异,首次引入平均非线性系数参量.分析表明,要想达到最佳的传输性能,不同的色散补偿方案,对超短脉冲的入纤能量将有不同的要求.最后给出超短脉冲最佳的入纤能量与其脉宽、色散参量比、光纤长度,以及平均色散参量间的关系图.     

多孔硅通道型光波导的制备及传输损耗的测量

利用多孔硅在阳极腐蚀过程中外加的光照度与孔隙率的对应关系,提出了一种利用光照控制多孔硅折射率的方法制备通道型光波导技术.对制备出的多孔硅波导损耗进行了分析.由于多孔硅波导层中孔状结使得波导端面较为粗糙,耦合损耗大是多孔硅光波导传输损耗测量中遇到的的问题,对此采用了一种非破坏性的简便的优化端面耦合传输损耗测量方法,可以实现入射光束与波导的完全耦合,消除了因光波与波导中导波模式间失配引起的损耗.较精确的测量出实验中制备的通道型多孔硅光波导的传输损耗为16.2dBcm,波导端面的散射损耗为3.6dB.     

一种用于高精度频率传输的光纤功率补偿技术

为了抑制偏振态漂移带来的功率变化给传输稳定度造成的影响,设计了一种能够快速补偿偏振变化的频率传输系统。该系统将锁模光作为光源,结合PID控制器反馈调节的原理,利用光功率放大器(EDFA)、起偏器、可变光功率衰减器(VOA)和单片机实现。实验结果表明:该系统能够有效抑制偏振态随着环境改变而发生的漂移,经过10 km传输之后的输出光功率稳定度达到110-5,与自由漂相比提高了200倍。将整个系统应用在光梳频率传输系统中,可以提高系统的鉴相精度,在5 GHz的传输频率上,可以有效消除偏振态变化引入的~50 fs的相位抖动。     

全自动真空激光波带片变形测量系统的研制及应用

研制了全自动真空激光变形测量系统。介绍了应用该系统对混凝土重力坝进行变形测量的实施情况。系统测量的基本原理是三点法准直测量。主要特点是:采用了经特殊设计的接收装置和专门的优化算法,测量精度为0.1mm,分辨率为0.01mm;在主控机的控制下可全自动运行,无需人工干预,可在设定的时间点上对大坝的水平和垂直变形同时进行监测;为了保护整个系统的安全和稳定,系统为完全封闭设计;系统具有网络通讯能力,上位机可通过Inter net自动联接主控机,可远距离的实现对整个测量系统的完全控制。     

采用凝视器件的搜索跟踪系统中的扫描补偿光学技术

为了充分发挥器件的性能,采用凝视探测器件的搜索跟踪系统需要特殊的光学结构补偿搜索跟踪时产生的扫描效应。给出了物方和像方扫描补偿光路的形式和构成,分析了平行和会聚光路两种不同补偿结构的特点,论述了扫描补偿引入的光学问题以及相应解决途径,提出了扫描补偿引入的最大光学原理性误差小于1/3~1/4像素的观点。     

依据光谱研究闪电放电通道的半径及能量传输特性

利用无狭缝摄谱仪获得的云对地闪电回击过程的光谱, 结合同步辐射电场变化资料, 计算了闪电放电通道的温度、线电荷密度、通道的初始半径和扩张后的半径以及回击通道单位长度储存的能量. 结果与文献报道的其他方法得到的结果符合很好. 这些物理量的相关性分析表明: 电弧通道的初始半径主要取决于回击电流的持续时间; 通道温度越高, 半径越大; 通道初始半径、单位长度储存的能量与光谱总强度正相关, 通道单位长度储存的能量与初始半径的平方成正比. 关键词： 闪电放电通道 半径 能量 光谱总强度     

用两束真空紫外激光和离子速度成像方法测量12C16O分子在108000∽113200 cm-1能量范围的解离通道分支比：生成O(1D)通道的观测

本文利用两束可调谐真空紫外激光和离子速度成像的方法测量了CO在108000∽113200 cm^-1光解离通道分支比[C(³P₀)+O(¹D)]/{[C(³P₀)+O(³P)]+[C(³P₀)+O(¹D)]}和[C(³P₂)+O(¹D)]/{[C(³P₂)+O(³P)]+[C(³P₂)+O(¹D)]}. 本文先用一束真空紫外激光将CO分子激发至特定的高激发量子态并发生解离,接着用另一束真空外激光选择性地电离C(³P₀)和C(³P₂)并进行探测. 1VUV+1UV/visible共振增强多光子电离的方法大大提高了实验的探测灵敏度,使得之前没有观测到的较弱的吸收带也首次被观测到. 通过分支比的测量,发现自旋禁阻的解离通道C(³P₀)+O(¹D)和C(³P₂)+O(¹D) 只在某些分立的较窄能量范围内才能被观测到. 这可能是由于直接激发的高里德堡态和解离到上述自旋禁阻通道的价态在这些能量范围内发生了共振的自旋-轨道耦合相互作用.     

大气中激光等离子体通道寿命的延长及测量分析

介绍了一种反卷积方法.利用该方法分析了实验中测得的等离子体通道的光电信号特征，获 得了空气中等离子体通道的真实寿命.还证明了利用双脉冲激光结构，可以将等离子体寿命 延长近5倍. 关键词： 反卷积 大气激光等离子体通道 等离子体寿命     

具有色散补偿及增益平衡的光纤链中准孤子传输

用变分法研究非线性薛定谔方程, 讨论了在有色散补偿及增益平衡的光纤链中双曲正割（ｓｅｃｈ）型和高斯型准孤子的传输条件及特性。并给出了最优化设计的判据。根据判据作了数值模拟, 结果说明近似计算对系统设计有现实意义     

自适应光学对大气扰动波前的补偿效果研究 I.水平大气传输时的结果分析

讨论了光波在水平大气湍流中传输时的情况。计算结果表明自适应光学系统的补偿效果与光波传播路径上的横向风有很大的关系。大气湍流的强度越大，自适应光学系统的截止频率越高，横向风的影响也越大。计算结果还表明在相同的ｒ０或者相同的大气湍流强度下，球面波所受大气扰动的自适应光学补偿效果受横向风的影响要比平面波的厉害。本文还将理论分析的结果和数值模拟的结果进行了比较，表明数值模拟结果受横向风的影响比理论分析结果受横向风的影响大。最后，文中分析了以上现象并对此作出了合理的解释     

复杂工况下光学元件变形及应力的有限元研究

航天及其它特殊领域的工作环境,会使光学元件的形状及内部应力发生变化,进而对其光学特性产生明显的影响.本文运用有限元法,在考虑大加速度引起的惯性载荷的影响的同时,对不同环境温度下元件形状及内部应力的变化亦作了初步的研究.