激光谐振腔内激活介质像差效应的数值分析

根据气体激光器谐振腔的衍射理论和Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式，导出了谐振腔光场振幅分布表达式。用数值分析的方法研究了在不同的相位扰动下，稳腔和非稳腔功率和模式分布曲线。     

环形光斑的波前传感器与波前校正器优化布局

针对自适应光学系统常遇到的环形光斑，仿真研究了波前传感器子孔径的六种环形布局，得出了环形布局的指导原则，并将环形布局与传统的方形布局进行了比较，认为环形布局更适合于环形光斑．     

多个时空变量高能激光自适应谐振腔传递函数模型的研究

本文针对高能激光器非稳腔，用矩阵传输光学与衍射积分方程相结合的分析方法，建立高能激光器谐振腔的传递函数模型，理论分析和计算机模拟结果表明，该模型是合理的，并获得若干重要的结论。     

Wavefront correction of Ti:sapphire terawatt laser with varying precision of phase conjugation between deformable mirror and wavefront sensor

The phase conjugation between the deformable mirror and the wavefront sensor in the aberration correction of a terawatt Ti:sapphire laser is studied experimentally and theoretically in this paper. At varying values of phase-conjugation precision, we focus the corresponding beams into spots of the same size of 5.1 μm×5.3 μm with a f/4 parabola in the 32 TW/36 fs Ti:sapphire laser system. The results show that the precision of conjugation can induce an intensity modulation but does not significantly affect the wavefront correction.     

基于模糊控制的自适应光学校正技术

自适应光学中普遍采用的比例-积分-微分(PID)控制严格依赖于变形镜的响应模型,响应模型的标定非常繁琐且性能容易随时间和温度而漂移.采用模糊控制摆脱了对变形镜响应模型的依赖,通过波面的快速重构,从波面中提取波面评价指标,将该评价指标及其微分作为模糊PID控制器的输入.选择模糊输入和输出论域的隶属度函数,设计出模糊规则库,通过模糊推理、解模糊等过程,对PID控制器的3个参数即比例kp、积分ki和微分kd进行模糊自整定,实现了自适应控制.采用高速数字信号处理器(DSP)设计了硬件验证测试平台,通过该平台的测试,证明该方法有效可行,在不需要变形镜响应矩阵的前提下,能够将光斑的衍射极限倍增因子β值从10—12校正到3—4,与传统的PID控制基本一致,但稳定性更好.因无需标定,故降低了变形镜的安装要求.     

用于扩展目标自适应光学校正的相关波前传感器的理论和实验

研究了使用非相干、扩展光源的波前误差测量技术，分析了使用强度透过串型像面掩模的扩展目标相关波前探测原理，讨论了模拟目标的选择问题，探讨了根据目标图像生成像面掩模图像、进而制作像面掩模的方法，给出了所生成的像面掩模图像的典型结果，进行了以强度透过率型掩模为特征的单子孔径扩展目标波前传感器原理实验，比较了两种不同掩模的波前探测效果，获得了与理论分析一致的实验结果。     

用于激光二极管抽运固体激光器热畸变补偿的微变形镜特性研究

在很多高功率的激光器中,由于热效应的缘故会导致激光器的光束质量大幅下降。为了改善激光光束的动态畸变,自适应光学是一种有效的方法。作为自适应光学系统的核心部件,设计了一种可用于大功率激光二极管抽运固体激光器(DPL)热畸变补偿的新型可变形反射镜,并且通过工艺流片实际制造出有效反射面积为30 mm×30 mm,拥有49个静电驱动单元的可变形反射镜。对该微机电系统(MEMS)微变形镜的变形特性进行了详细的理论分析和模拟研究,并和实际测量结果进行了比较,得到了满意的结果。为了实现闭环控制,对微变形反射镜的光学影响函数矩阵进行了全面测量,并用得到的电压矩阵对畸变激光光束的波前进行了校正。实验结果表明,微变形反射镜可以有效地改善激光光束质量。     

高分辨率空间光学遥感器波像差的无波前传感器自适应光学校正

高分辨率空间光学遥感器在轨工作时,由于受到各种因素的影响,无法清晰成像,目前多采用自适应光学方法与技术进行校正.传统自适应光学系统体积较大,结构复杂,难以应用于高分辨率空间光学系统的在轨校正.无波前传感器自适应光学系统去除了传统自适应光学中的波前传感器,大大简化了系统结构,具有体积小、易于实现等优势,特别适用于高分辨率...     

自适应光学对大气扰动波前的补偿效果研究：I.理论推导

在采用冻结湍流假设和几何光学近似的条件下，得到了经自适应光学系统校正后的剩余波前相位扰动的结构函数，进而根据剩余相位结构函数与系统Ｓｔｒｅｈｌ比的关系，求出自适应光学系统的补偿效果受系统的时空传递函数，大气湍流，光波传播路径上的横向风，观察目标的旋转角速度以及系统时间延迟影响情况的解析表达式。     

相位共轭谐振腔改善激光器波前像差特性研究

在高功率激光器中采用相位共轭谐振腔技术可以补偿动态波前像差,在校正畸变的输出光束方面有极其重要的应用。分析了相位共轭腔的模式结构特性及稳定性,在实际高功率激光器中采用相位共轭谐振腔,使得激光系统的光束质量得到了极大改善。通过实验数据分析,提出在激光器系统中描述光束质量只用PV值和RMS值来量度是不足的,并利用结合光束环围能量分布图像和平均离焦系数来评价系统光束质量。实验结果表明,采用相位共轭谐振腔使得焦平面环围能量更为集中,同时平均离焦系数更接近零,结合上述方法评价系统光束质量更具实际意义。     

大功率部分端面抽运混合腔板条激光器

在半导体抽运的全固态激光器中,激光晶体上的热畸变限制了激光器在大功率下输出时保持高光束质量的能力。板条结构的固体激光器具有优异的散热能力,再配合部分端面抽运以及稳一非稳柱面混合腔的使用,使大功率高光束质量的激光输出成为可能。在德国EdgeWave GmbH进行的对这一技术的合作研究中,利用不到100mm的腔长,在Nd：YVO4板条激光器上获得了110W近衍射极限的1．06μm连续激光输出,这时在非稳腔方向上的光束传播因子M^2为1．3。在稳腔方向上为1．5。通过对输出激光进行空间滤波切除腔镜造成的衍射旁瓣后,50W输出时M^2的典型值在非稳腔和稳腔方向上分别为1．09和1．2。     

全固态激光器的热近半球面腔

理论与实验研究了激光二极管侧泵平-平非对称腔.理论分析表明,当谐振腔运行于热稳区边缘时,激光棒内基模半径随泵浦功率迅速增加,使光束质量快速提高并保持较高的输出功率.由于该谐振腔运行于热稳区边缘的特性与近半球面腔相近,所以将此设计称为热近半球面腔.与运行于稳区边缘的平-平对称腔相比,热近半球面腔设计有助于缩短谐振腔腔长.在对热近半球面腔实验研究中,光束质量随泵浦功率迅速增加以及输出功率饱和现象被观察,实验研究与理论分析吻合较好.     

二元位相校正技术在相控列阵光学系统中的应用

提出一种使用二元光学器件实现位相校正的新方法。在子孔径拼接的相控列阵光学系统中，采用二元光学器件二元位相校正板对子孔径拼接后产生的残留波像差进行校正，既达到位相校正技术要求，又大大简化系统结构并减小了系统的尺寸和重量。所制作的二元器件具有８个台阶，套刻精度达到２μｍ，并使残留波像差降为原来的一半。     

Laser Diode Pumped Unidirectional Ring Laser Resonator with AOM Q-switch

ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅＰｕｍｐｅｄＵｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＲｉｎｇＬａｓｅｒＲｅｓｏｎａｔｏｒｗｉｔｈＡＯＭＱ┐ｓｗｉｔｃｈＪ．Ｃｈｅｎ１）Ａ．Ｄｅｈｎ２）Ｈ．Ｊ．Ｅｉｃｈｌｅｒ２）Ａ．Ｈａａｓｅ２）Ｏ．Ｍｅｈｌ２）（１）ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬ...     

基于波像差函数建立大口径施密特校正板方程

施密特光学系统由施密特校正板和球面反射镜组成,校正板设置在球面反射镜的球心处,系统的焦点不一定和反射镜的焦点重合。为了得到精确的校正板面形初始结构参数,基于波像差函数建立了带有离焦量的大口径施密特校正板的数学模型,同时校正了系统的三级和五级球差。利用光学设计软件对校正板口径为1000mm、主镜的曲率半径为2000mm、F数为1的系统进行了设计和分析,来验证校正板面形数学模型的正确性。结果显示此校正板的数学模型与优化后结果吻合得较好,校正板面形初始结构参数的精度得到了极大的提高,这为大口径、大相对孔径的施密特光学系统的设计提供了理论基础。     

自滤波铜蒸气激光器的研究

为获得接近衍射极限发散角的铜激光，设计了共焦及平凹二种自滤波非稳定腔并研究了它们的输出特性，分别获得了发散角为２．５倍及１．４倍衍射极限的铜激光。     

Capability of a Liquid-Crystal Adaptive Optics System Based on Feedback Interferometry for Retinal Imaging

A modified arrangement of the adaptive optical retinal imaging system that we described previously is proposed to reduce the intensity loss in the system, so that it works properly even when the intensity of light incident on the eye is very weak. Experiments to verify the system performance were conducted using a conventional artificial eye with a specular reflector as a model retina. We observed that an image of a test target (mimicking a retina) blurred by an aberration plate (mimicking the ocular aberrations) was successfully restored in the adaptive optics fashion even when the intensity of the incident light probing the aberration of the eye became about 1.5% of that required in the previous system. Effect of a more realistic artificial eye with a scattering object as a model retina was also examined experimentally. We found that not only the ocular aberrations, but also the retinal scattering cause the wave-front deformations and that our adaptive optics system compensates for both of them simultaneously.     

Wavefront correction of Ti： sapphire terawatt laser with varying precision of phase conjugation between deformable mirror and wavefront sensor

The phase conjugation between the deformable mirror and the wavefront sensor in the aberration correction of a terawatt Ti:sapphire laser is studied experimentally and theoretically in this paper.At varying values of phaseconjugation precision,we focus the corresponding beams into spots of the same size of 5.1 μm× 5.3 μm with a f/4 parabola in the 32 TW/36 fs Ti:sapphire laser system.The results show that the precision of conjugation can induce an intensity modulation but does not significantly affect the wavefront correction.     

自锁模钛宝石激光器谐振腔的像差研究

论述自锁模钛宝石激光器谐振腔的像差补偿问题，分析了“Ｘ”型与“Ｚ”型谐振腔彗差的大小，由此对这两种腔作出比较，指出“Ｘ”型腔的优点，在这样设计的激光器上，获得了１９ｆｓ激光脉冲输出，功率为３２０ｍＷ，中心波长为７８４ｎｍ，全半宽度为４２ｎｍ。     

连续波锁模掺钕磷酸盐玻璃激光器光学谐振腔的分析

由于Nd:磷酸盐玻璃的热导率和破坏阀值都比较低,故连续波锈模钕磷酸盐玻璃激光器要求其谐振腔有特殊的设计.本文在谐振腔长度固定的限制下,分析了三元件式谐振腔的特性,并且讨论了连续波主动锁模Nd:磷酸盐玻璃激光器光学谐振腔的设计.我们讨论了在不同参量范围下谐振腔的稳定性范围和特性,并且阐明了有关的最佳参数的范围.给出了谐振腔最佳运转区参数的解析表达式.实验结果与理论预测符合得很好.这个解析式对设计三元件或多元件的任何端面泵浦和锁模谐振腔是很有用的.