半导体侧泵模块激光晶体内吸收光场分析

建立了半导体侧面泵浦模块中激光晶体的吸收光场分布模型,利用Matlab软件计算了吸收光场的归一化分布形貌,提出了两个重要参数:阵列切向位移量与径向角度偏离度。结果表明:当阵列切向位移量为0~0.5 mm时,晶体相对吸收强度、光场均匀性等参数基本不变;当该数值大于0.5 mm时,吸收强度急剧下降、光场不均匀性急剧增加;相比而言,径向角度偏移对晶体吸收光场分布的影响较小,总体上呈现随着该数值的增加,吸收强度减小、光场不均匀性增加。以上研究结论为目前半导体侧泵模块的研制生产提供了理论指导。     

多边形二极管侧泵激光器光场匀化设计与分析

随着二极管泵浦固体激光器的应用越来越广泛, 对激光器的输出光场指标的要求越来 越高。本文通过对多边形二极管侧面泵浦固体激光器的研究,深入分析其输出光斑参数的影 响要素,详细论证其关键参量与光场均匀性指标的关系,得到了在给定泵浦条件下,芯片间 距(L₁)、芯片发光面与晶体表面间距(L₂)两个参量和光场均匀性、吸 收率之间的对应关 系,给出了优化设计方案。结果表明,在五边形侧面泵浦固态激光器中,在其他参数给定 的情况下,芯片间距L₁的取值区间为0.4mm~0.8mm,芯片发光面与晶体表面间距L₂的取 值 区间为1.8mm~2.4mm。在该范围内,光场分 布标准偏差、吸收率设计指标比较理想。最后, 通过搭建固体激光器测试平台,得到了试验效果,验证了理论分析的正确性,本研究为任意 边型侧泵激光器的设计与制作提供参考。     

二极管阵列侧面泵浦固体激光介质的光场分布

研究LD阵列侧面泵浦Nd：YAG激光器泵浦光场的分布特点。首先,在已建立的二极管单bar单侧面泵浦YAG晶体泵浦光场分布数值模型的基础上,进一步建立了适用于激光二极管阵列多侧面泵浦YAG晶体的泵浦光场分布数值模型。然后,根据所建模型,采用光线追迹的方法,借助Matlab编程模拟了单侧面、二侧面、三侧面、五侧面泵浦方式的泵浦光分布特点．分析了系统参数：介质半径、介质吸收系数、光束光腰半径、泵浦距离、二极管bar间距、介质表面粗糙程度对泵浦光分布特性的影响,总结出了一般规律。可为二极管泵浦固体激光器的结构设计和实验研究提供理论参考。在理论分析的基础上,进行了单侧面、二侧面泵浦方式的二极管阵列直接侧面泵浦固体激光器的实验研究。实验结果与理论分析结果基本相符,验证了所建数值模型的正确性。该数值模型的特点是：采用光线追迹方法;适用于漫反射表面工作物质：适用于多种侧面直接泵浦方式,具有可扩充性。     

LD直接侧面泵浦棒状介质的光场研究

采用光线追迹的方法,建立了一套二极管直接侧面泵浦固体激光器的泵浦光场分布的数值模型,运用计算机进行模拟计算,分析系统结构参数对泵浦均匀性的影响,可为二极管泵浦固体激光器结构设计提供理论指导。实验测试了3种不同的侧面泵浦方式下激光介质的荧光分布图,所得结果与模拟计算结果基本相符,证实该数值模型得到的理论分析对二极管直接侧面泵浦固体激光器的结构设计和实验研究具有一定的指导意义。     

一维光子晶体全反射隧穿光场分布的吸收效应

利用特征矩阵的方法推导出光在一维光子晶体中光场的分布公式, 利用光场的分布公式和材料的复折射率研究了材料吸收对一维光子晶体全反射隧穿光场分布的影响。研究表明: 材料吸收对一维光子晶体全反射隧穿的光场分布会产生明显的影响, 材料吸收会使全反射隧穿光场的峰值发生明显变化。     

一维光子晶体全反射隧穿光场分布的吸收效应

利用特征矩阵的方法推导出光在一维光子晶体中光场的分布公式,利用光场的分布公式和材料的复折射率研究了材料吸收对一维光子晶体全反射隧穿光场分布的影响。研究表明:材料吸收对一维光子晶体全反射隧穿的光场分布会产生明显的影响,材料吸收会使全反射隧穿光场的峰值发生明显变化。     

高功率LD阵列侧面泵浦激光晶体的增益分布研究

研究了LD Bar侧面半环形直接泵浦Nd:YAG激光增益介质的泵浦光分布特点.建立了不同泵浦参数下棒状增益介质内的泵浦光能量分布数值模型,通过光线追迹方法,并利用Matlab软件进行了数值模拟计算,分析了几个泵浦参数对泵浦光分布的影响,总结了一般的影响规律,分析了产生差异的原因,提出了选取泵浦参数时需注意的问题.可为激光二极管环绕泵浦固体激光器的泵浦结构设计提供理论上的指导.     

二极管侧面泵浦薄片激光器泵浦性能数值仿真

利用二极管侧面泵浦薄片激光器泵浦分布的对称性,通过泵浦分布中的特殊点对泵浦均匀性进行定量描述的方法,提出了由泵浦均匀性和吸收效率共同表征的泵浦性能指标,并使用该指标对一定范围内的阵列距离、圆薄片晶体尺寸和吸收系数的泵浦性能进行了对比。在一定取值范围内,当圆薄片晶体半径为13 mm、阵列与晶体中心间距为37 mm、吸收系数为0.10 mm-1时,泵浦性能指标达到最小值0.111 0。采用接近最优泵浦性能指标值的泵浦参数进行实验,初步测量了热效应造成的薄片相位畸变,根据泵浦分布计算出的相位畸变分布与实验结果基本相符。文中提出的泵浦性能指标和相应计算结果为薄片激光器的优化设计提供了理论参考。     

二极管侧面泵浦连续固体激光器的研究

本文详细介绍了一个台量大输出功率的37W的二极管侧面泵浦连续固体激光器。并对不同输出功率下的光束质量进行了测量,同时还测量了冷却水温对激光器输出功率的影响。     

泵浦光对固体激光器光束质量的影响

利用有泵浦增益时的谐振腔衍射积分方程,研究了二极管泵浦固体激光器中泵浦光对振荡光场的影响,分析了泵浦光分布和泵浦光半径对振荡光场的影响。结果表明当泵浦光分布分别为均匀分布和高斯分布及椭圆高斯分布时,最佳的泵浦分布为高斯分布;对于高斯光束泵浦,泵浦半径的变化会引起振荡光场的尺寸和形态的变化。定量分析结果表明泵浦半径在一定范围内变化时,振荡光斑半径均随泵浦光半径的增大而减小。在实际的DPL设计中需要根据对振荡光的要求进行泵浦光的优化设计。     

高功率LD侧面单向泵浦激光模块的理论研究

构建了一种激光二极管(LD)侧面单向泵浦激光模块的理论模型.综合光线追迹和有限元仿真方法,推导了该模型下泵浦效率及晶体内光场分布均匀性的计算公式,数值分析了LD切向位移量、径向角度偏离度及晶体吸收系数等因素对泵浦效率和光场分布均匀性的影响.研究结果表明:随着吸收系数的增加,光场分布的均匀性呈现逐渐下降趋势;通过优化LD切向位移量和径向角度偏离量,仿真获得了高达93％的泵浦效率.研究成果对高功率LD侧面单向泵浦激光模块的优化设计和实验研究具有一定的参考价值.     

方形光场LED阵列透镜光学仿真设计

通过对LED一次透镜曲面的分析,建立了透镜表面的数学模型,经过计算得到相应的微分方程,运用龙格-库塔法计算得到透镜中心截面曲线的数据,再将此数据导入Soliworks当中得到中心曲线,之后,通过软件进行曲面扫描、镜像和缝合处理,得到相应透镜的三维模型,接着将该三维模型导入Tracepro中,并作相应的设置进行光学仿真得到所需正方形光场的图像和数据。最后,将设计好的透镜模型进行3×3的阵列设计得到最终的加强正方形均匀光场。     

基于ABAQUS的激光冲击波诱导残余应力场的有限元模拟

激光冲击处理(LSP)(或激光喷丸强化)是利用激光冲击波压力对材料表面实施强化处理的一种新型表面处理技术。经激光冲击后，残余压应力在材料表面和深度方向上的分布和大小是评价激光冲击效果的一个重要指标，而有限元模拟(FEM)是预测激光冲击处理后残余应力场分布和大小的一种有效方法。在利用ABAQUS软件对激光冲击处理6061-T6铝合金进行数值分析时，讨论了有限元模型、材料性能、冲击加载方式、分析时间等关键问题的处理方法，并分析了激光冲击后残余应力场的分布特点，最后利用有限元模拟考察了激光冲击次数对残余应力场的影响。     

Nd∶YAG晶体生长过程中温度场的数值模拟研究

采用有限差分法对使用Cz(Czochralski)法生长Nd∶YAG激光晶体过程中熔体和晶体中的温度场进行数值模拟研究。首先给出了Nd∶YAG晶体生长系统的数学模型 ,然后对上述数学模型进行无量纲化处理 ,最后给出相应的边界条件 ,使用有限差分法求解上述方程。应用上述方法编制仿真程序 ,仿真了改变工艺条件后熔体和晶体温度场的变化情况 ,分析了各种工艺条件对温度场变化的影响。     

液晶光阀光电导层光吸收系数的研究

用化学气相沉积法制备了液晶光阀中光电导层———非晶硅薄膜,从实验中得出最佳制备工艺的参数取值。给出了用包络线法测量非晶硅薄膜光吸收系数的原理,测量了样品的光吸收系数随波长的变化规律。得到样品在最佳工艺条件下的光吸收系数高于1×103cm-1。     

Ne－H_2激光输出光场的观察

本文报导了横向快放电激发下Ｎｅ－Ｈ_２激光（λ＝５８５．３ｎｍ）输出光场随各参量的变化关系，给出了激光输出特性，讨论了泵浦机制．     

激光冲击强化残余应力场的数值仿真分析

有限元分析(FEM)是预测激光冲击强化处理(LSP)后材料的残余应力场、合理优化冲击参数非常有效的方法。通过对材料冲击响应过程的分析,建立了激光冲击强化处理的有限元分析模型,实现了激光冲击强化处理残余应力场的数值仿真。根据显式分析得到的材料内部各种能量变化过程,结合应力波理论,验证显式分析过程的正确性,提出显式分析求解时间的选择方法;分析了单次和多次冲击下材料内部的残余应力场分布,分析结果与实验结果非常接近。数值分析结果表明,表面残余应力在冲击区域内分布比较均匀,表层的残余应力梯度较小;多次重复冲击后,材料的残余压应力明显增加,残余压应力影响深度也显著加深;随着冲击次数的增加,材料的残余应力场趋于饱和。     

大口径主反射镜的轻量化方案设计

随着空间探测技术的不断发展,对光学系统中大口径主镜的需求越来越迫切。本文针对大口径主镜所面临的技术难题,通过有限元的方法研究了不同减轻方式对其结构稳定性的影响,并从中选出了最优方案,为今后的实际工程应用打下了坚实的基础。