4×2×3阵列式放大器参数测量系统优化设计

采用软边光阑和多级空间滤波器组合技术实现了光束的空间整形和等像面传输，利用Fresnel光束传输计算程序对4×2×3阵列式放大器参数测量系统进行了优化设计，分析了空间滤波器中小孔尺寸对光束波面传输的影响，并对优化设计结果进行了分析和讨论，所用方法和所得结论对高功率固体激光放大系统的设计有应用意义。     

用于ICF基准物理实验的子束激光系统优化设计

基于XG11激光装置实验平台建立了用于ICF基准物理实验的子束激光系统，采用软边光阑和空间滤波器组合的像传递技术实现了光束的空间整形和等像面传输，并利用Fresnel光束传输计算程序对系统进行了优化设计，分析了空间滤波器小孔尺寸以及软边光阑对光束波面传输的影响，并对优化设计结果进行了分析和讨论，所用方法和所得结论对高功率固体激光放大系统的设计具有一定应用意义。     

小宽带光谱色散匀滑光束传输特性研究

利用激光聚变研究中心自主开发的小宽带传输放大软件对小宽带光谱色散匀滑(SSD)光束进行具有"时间、空间、光谱分辨"的传输模拟,研究了SSD光束通过空间滤波器和自由空间的传输特性.给出了时间、空间、光谱的对应分布图,对比分析了SSD光束与非SSD光束的传输效应.研究结果对于合理设计SSD光束的发散角与空间滤波器小孔之间的匹配关系、选择适宜的调制频率,以及选择束匀滑色循环数等都有重要意义,同时对于光路设计特别是细光束自由传输距离的设计具有指导意义.     

飞秒激光微细加工中光耦合器参数的数值模拟

用有限差分迭代求解光束传输方程,对1×2(Y型)耦合器和2×2(X型)耦合器分路的夹角大小对分路中光束分配比例的影响进行了模拟研究.模拟结果显示：耦合器夹角控制在一定的范围内,对分路中光束能量分配影响不大;2×2耦合器对分路夹角以及波导宽度的变化敏感.为飞秒激光加工光纤无源器件的可行性做了理论上的分析.     

基于晶体旋光效应的近场光学空间滤波

 在激光传输与放大系统中,激光束的空间滤波是光束质量控制的重要环节。利用各向同性晶体的旋光性,采用偏振光检偏法选择不同空间频率光束的通过与阻挡,实现激光光束的近场空间滤波。用多个滤波器串接构成滤波器组,可提高光束空间窄带滤波性能。该方法有利于克服激光工程中采用4f滤波带来的空间滤波器体积庞大与抽空耗能的缺点。     

高斯光束在受限空间滤波器中传输的快速分析

根据矩形函数可以展开为有限复高斯函数之和的方法,从柯林斯衍射积分公式出发,对高斯光束通过受限空间滤波器传输特性进行分析,得到了相应的近似解析式。利用Matlab对其解析式进行数值模拟,得出一组直观的结果。通过比较这些结果可以看出透镜的有限尺寸对光束传输的影响,以及空间滤波器的滤波小孔在传输中具有明显作用。     

基于Wollaston棱镜的大角度液晶光束偏转系统

设计了一种能够应用于空间光通信的大角度高精度光束偏转系统。系统采用液晶空间光调制器(LCSLM)实现小角度光束偏转,采用多Wollaston棱镜级联实现角度放大。介绍了LCSLM和Wollaston棱镜的光束偏转原理,并对大角度高精度光束偏转系统进行了仿真分析。仿真结果表明系统能够实现角度范围为±13.25°的光束偏转。国内首次提出运用Wollaston棱镜来实现大角度的光束偏转。     

离子交换玻璃波导1×8多模干涉光功分器的研制

利用三维有限差分光束传输法(3D-FDBPM)对渐变折射率波导中自镜象效应进行分析与模拟,在此基础上,利用K+-Na+离子交换在国产K9光学玻璃上制作了1×8多模干涉(MMI)光功分器,测试表明,该器件初步实现了光均分功能.     

离子交换玻璃波导1×8多模干涉光功分器的研制

利用三维有限差分光束传输法 ( 3 D-FDBPM)对渐变折射率波导中自镜象效应进行分析与模拟 ,在此基础上 ,利用 K+ -Na+ 离子交换在国产 K9光学玻璃上制作了 1× 8多模干涉( MMI)光功分器 ,测试表明 ,该器件初步实现了光均分功能 .     

畴反转结构片状集成4×4电光开关的设计与仿真

基于铁电体畴反转结构的电光偏转特性,设计了一种片状集成的4×4电光开关,其由四个结构相同的半抛物和四个抛物形微小偏转器集成构成.通过优化抛物形偏转器结构,给出了电光开关的设计参量,电光开关性能通过光束传播法进行仿真模拟,仿真结果表明该开关切实可行.实际应用中,系统误差可以通过电场调节补偿,使光路准确交换.该片状电光开关的整体尺寸为48 mm×2.2 mm×0.5 mm(长×宽×高),最大使用电场约13.73 V/μm,适用于高速交换的光互连系统.     

5PW超短脉冲空间滤波器色差对时间信噪比的影响

研究了大口径级联空间滤波器中色差造成的离焦色散与传输时间延迟对超短脉冲波形与时间信噪比的影响。针对神光-5PW高功率超短脉冲系统,通过数值模拟,定量分析了光束口径、色差等因素与近远场脉冲波形畸变和时间信噪比退化的关系。从脉冲波形和时间信噪比的角度,给出了大口径空间滤波器消色差后残余色差的容忍范围,为高功率超短脉冲系统中空间滤波器的设计与优化提供了理论依据。     

单块晶体2×2光开关

利用晶体的双折射和全内双反射现象以及晶体的电光效应 ,设计了一种单块晶体集成的 2× 2光开关 ,将一个电光调制器和两个光束分束器集成到一块铌酸锂晶体上 ,实现了光束合束、偏振态调制和光束分束三种功能。根据这种光开关的工作原理 ,给出两种开关结构 ,一种是易于级联的垂直入射结构 ,另一种是有较低操作电压的倾斜入射结构 ,并对倾斜入射结构的光开关进行了制作和测试。实验结果表明 :这种集成结构的 2× 2光开关操作电压低 ,串扰小 ,能量损耗小 ,抗干扰 ,稳定可靠 ,适用于各种光学互连网络。     

光无线通信端机发射接收光学系统的设计

提出了一种新颖的光无线通信收发光学系统方案。该系统采用了多光束传输链路，提高了通信的容量、能量和可靠性。确定了系统的总体方案，并对其中光源、滤波器、作为合波装置的锥形光纤三个关键器件进行了设计，分析结果表明该方案是可行的。     

高功率激光多程放大系统光束传输的计算分析

 报道了高功率激光多程放大系统光束传输的模拟程序, 该程序考虑了放大介质的增益分布、增益饱和、增益恢复系数、介质吸收损耗、B积分以及光阑和空间滤波器等光学元件对激光传输和放大的影响, 并给出了典型的计算实例。     

超高斯光束在超短脉冲激光系统中的传输

 为了增大光束的填充因子及提高放大器的能量转换效率,设计了一种新型的空间4程放大器,该放大器包括四组由凹面镜组成的空间滤波器,它们构成一个全像传递系统。由于有实焦点,放大器置于真空系统中。放大前,入射的高斯光束首先通过一个软边光阑和一个空间滤波器,被整形为高阶超高斯光束,然后在放大器中进行放大和像传递。钛宝石晶体置于各空间滤波器的像面和物面上。实验表明,该放大器结构稳定,可以保持良好的光束质量,远场焦斑达到近一倍衍射极限。     

全息光栅曝光系统中空间滤波器孔径与激光束腰关系的选择方法

在全息光栅制作过程中, 由空气悬浮颗粒及光学器件缺陷引起的散射光会被记录在光刻胶上, 既影响光栅衍射效率, 又会带来光栅杂散光. 为消除系统散射光, 需要对激光光束的高频成分进行滤波处理. 但是, 激光光束通过空间滤波器后发生衍射, 进而影响干涉场质量, 因此选择合适的空间滤波器孔径是搭建全息光栅曝光系统的前提条件. 根据标量衍射积分理论, 通过卷积计算滤波光束的振幅分布分析光束的相位变化, 以光束相位突变位置远离光束中心为依据确定滤波器针孔半径与光束束腰半径的比值下限; 根据滤波光束的能量守恒关系, 通过滤波光束的高斯参数变化描述光束的衍射强弱规律, 以光束发生衍射的临界条件确定滤波器针孔半径与光束束腰半径的比值上限. 结果表明, 当空间滤波器针孔半径与激光束腰半径之比满足1.52< a/ω₀<2.2时, 滤波光束曝光区域相位恒定, 光束能量通过率大于99%, 在此区间空间滤波器滤波效果最好.     

阵列化空间滤波器关键结构技术

针对大型空间滤波器从功能和技术上的不断发展，在大口径、阵列化光束超长程传输，光路控制，结构支撑稳定性，以及所有耦合镜的匹配特性和调节精度、镜座的稳定性、离轴调节、大型机械加工精度以及高真空的获得等关键技术问题，都必须通过深入的理论分析和实验验证，为阵列化空间滤波器的定型设计提供可靠的理论、实验依据。     

拉曼链系统用空间滤波器设计的实验研究

进行了惯性约束聚变（ＩＣＦ）准分子激光拉曼链工程的基础研究工作。为给出拉曼链中所用空间滤波器的设计要求和可靠性,进行了详细的设计实验判断性研究。给出研究过程和结果,并对设计结论和优化方法进行了基础分析。还据实验结果讨论了适用于高功率激光系统的空间滤波器的设计中面临的焦距和滤波小孔孔径选择的不确定性、滤长和光束功率密度对选择小孔的影响等问题。     

高速微型1×2磁光开关

设计和分析了一种新型的用于全光通信网络的高速微型1×2磁光开关,包括光学光路和高速控制. 纳秒脉冲发生器的纳秒脉冲电流用于控制传输1550 nm光束的磁光晶体的磁化强度. 对纳秒脉冲发生器的电路设计方案和纳秒脉冲磁场设计方案分别进行计算机仿真和实验验证. 结果表明：纳秒脉冲发生器能够输出上升沿1.9-3.2 ns、上升幅度10-90 V和脉宽4-100 ns的脉冲. 在单片机MCU的控制下,可以实现光束的平稳切换,目前的开关时间小于1 μs.     

部分相干平顶光束经光阑衍射的偏振特性

根据光束的相干-偏振矩阵和传输理论，对部分相干平顶光束经正多边形光阑衍射的偏振特性进行了系统的研究.给出了部分相干平顶光束偏振度传输公式，并将高斯-谢尔模型光束以及部分相干平顶光束在自由空间传输的偏振度作为特例统一于一般表达式中.研究表明：部分相干平顶光束经光阑衍射的偏振特性与光阑截断参数、光束的空间相干性、衍射角、传输距离、平顶光束的阶数有关.