波导随机散射系统的激光发射

提出在随机分布的散射微粒中嵌入环形波导结构以改善随机激光器的随机发射特性。利用时域有限差分法(FDTD),数值模拟了内嵌环形波导的随机散射系统及其对比结构中光场的分布,得到了各结构的模式频谱。结果显示,本结构只在中心处有激光出射,表明环形波导的存在可以影响随机系统的激光发射,减少激光的模式输出,并在一定程度上增强了出射激光的强度。     

粉末随机激光辐射

粉末随机激光辐射是一种刚刚被人们发现的激光过程,这种激光由粉末状介质的多次散射来提供光学反馈,不需要外加谐振腔。随机激光辐射过程除了对激光物理有很大意义之外,还有巨大的应用前景,例如,有可能在平板场发射显示器中得到广泛应用,文章介绍了粉末激光的原理及其实现过程。     

本征态的局域化与增益介质中局域态的放大

用时域有限差分方法(FDTD)模拟了二维增益、非增益随机介质中的光学现象。在非增益介质中，观察到了局域态空间分布及其频率特征。在增益介质中，观察到局域态的放大过程。模拟结果显示非增益介质中的局域态相当于传统激光腔的腔模，随机激光是由局域态谐振产生的。     

激光陀螺捷联惯性导航系统误差分析及仿真计算

激光陀螺随机游走现象的存在，严重影响了捷联惯性导航系统的导航性能。本文用数学分析的方法推导出激光陀螺随机游走造成的系统导航误差标准偏差的解析表达式，以便定量地研究激光陀螺随机游走对系统精度的影响，并提出改进措施。同时按照给定的飞行轨迹和随机游走系数，进行了系统数学仿真计算，对仿真计算结果进行了分析。     

粗糙柱面的激光散射特性数值模拟

利用随机面元模型,详细分析了刚性随机粗糙圆柱表面的激光散射特点,建立了实用化的随机粗糙圆柱激光散射理论模型,并给出了aY-．J~射时几种情况下的激光散射图像,分析了圆柱目标的激光散射能量计算方法,并仿真了光束在平面目标、圆柱目标表面做正弦摆动时,光斑在不同位置的反射能量,利用激光信号的强度变化就可以得到物体的边缘信息。     

随机粗糙柱面的激光散射特性研究

扩展面光源如太阳光与激光光源有明显的差异,因此它们照射到随机粗糙柱面后的散射特性也不同。利用随机面元模型,详细分析了刚性随机粗糙柱形表面的激光散射特点,建立了实用化的随机粗糙柱面激光散射理论模型,并给出了正入射时几种情况下的激光散射图像。结果表明,不管哪种情况,正入射时柱面的激光后向散射都很强,而偏离后向的激光散射分布与表面的粗糙度及照射光斑与柱面直径的关系等有关。     

随机粗糙柱面的激光散射特性研究

 扩展面光源如太阳光与激光光源有明显的差异,因此它们照射到随机粗糙柱面后的散射特性也不同。利用随机面元模型,详细分析了刚性随机粗糙柱形表面的激光散射特点,建立了实用化的随机粗糙柱面激光散射理论模型,并给出了正入射时几种情况下的激光散射图像。结果表明,不管哪种情况,正入射时柱面的激光后向散射都很强,而偏离后向的激光散射分布与表面的粗糙度及照射光斑与柱面直径的关系等有关。     

激光散斑与随机激光器件制作

提出了一种基于大学物理实验教学中激光散斑的随机激光器件的制作,分析了随机激光的分类标准和产生机理,系统考察了不同泵浦条件下该激光器件的输出特性.该实验方案为大学物理实验提供了与科技前沿接轨的素材.     

湍流效应对光通信链路的影响研究与仿真

通过对大气湍流效应的分析,研究了激光在大气中传输时受大气随机信道的影响,通过软件实时显示光斑的闪烁、漂移,为进一步优化激光通信系统性能设计,最终实现全天候的大气激光通信做了有意义的探索。     

调幅波的单模激光线性模型随机共振

对单模激光增益模型的光强方程加入调幅波，用线性化近似方法计算了以δ函数形式关联的两白噪声驱动下光强的输出功率谱及信噪比. 结果表明，信噪比不但随着抽运噪声和量子噪声强度的变化出现随机共振，而且随着高频载波信号频率和低频调制信号频率的变化也出现了随机共振. 关键词： 抽运噪声 单模激光 随机共振 调幅波     

飞秒抽运随机激光输出波形的可控性研究

本文基于随机激光的时域理论,研究了飞秒脉冲抽运下二维随机激光的辐射特性,并着重讨论了抽运脉冲的峰值强度、脉宽和脉冲波形对辐射光时域波形的影响.结果表明, 辐射光的时域波形强烈依赖于抽运光脉冲的参数,通过调整抽运方式可以控制辐射光的输出波形.数值模拟结果为研究随机激光输出波形的可控性技术提供了理论依据. 关键词： 激光物理 随机激光器 飞秒抽运 脉冲波形     

Replica Symmetry Breaking in FRET‐Assisted Random Laser Based on Electrospun Polymer Fiber

Spin‐glass theory has been widely introduced to describe the statistical behaviors in complex physical systems. By analogy between disorder photonics and other complex systems, the glassy behavior, especially the replica symmetry breaking (RSB) phenomenon, has been observed in random lasers. However, previous studies only analyzed the statistical properties of the random laser systems with single gain material. Here, the first experimental evidence of the glassy behavior in a random laser with complex energy level structure is reported. This novel random laser is demonstrated based on the electrospun polymer fibers with the assistance of Förster resonance energy transfer (FRET). The electrospinning technology employed in the experiment herein promises high‐volume production of random laser devices with multiple energy levels, enabling the comprehensive investigation of lasing properties in multi‐energy level random laser system. Clear paramagnetic phase and spin‐glass phase are observed in the FRET‐assisted random laser under different pump energies. The RSB phase transition is verified to occur at the laser threshold, which is robust among the random lasers with different donor–acceptor ratio. The finding of RSB in FRET‐assisted random laser provides a new statistical analysis method toward the laser system with complex energy level, for example, quantum cascade laser.     

Unidirectional high intensity narrow-linewidth lasing from a planar random microcavity laser

Lasing was achieved in a new type of random laser: the planar random microcavity laser. The laser consists of a planar microcavity with a random gain layer. Optical confinement by the two-dimensional random cavity and the one-dimensional planar microcavity drastically reduces the number of resonant modes. As a result, the laser output is highly directional (the divergence angle is 1.68 degrees) with an extremely narrow-linewidth and ultralow threshold. All these phenomena are explained in terms of the coupling of random cavity modes and planar microcavity modes. The results demonstrate an important step towards applications of random lasers.     

随机介质ZnO激光的一种整体效应模型

从实验现象出发建立了无序介质激光的一种整体散射效应物理模型，认为无序介质激光是无序介质中局域-非周期-类结构与相匹配的抽运光相互作用的结果.并以ZnO粉末激光参数为例进行数值模拟，结果与实验定性符合. 关键词： 无序增益介质 局域-非周期-类结构     

随机噪声对激光陀螺输出特性的影响

分析了纯随机噪声输入和周期性抖动信号叠加随机噪声的复合抖动输入两种激励下，激光陀螺输出信号均值偏差和分散系数与随机噪声强度之间的数学关系，基于该关系公式，综合读出角速度标准差、输出信号均值偏差和分散系数，提出随机噪声强度的选择方法。研究表明，纯随机噪声减小频率闭锁影响没有应用价值，因为随机噪声的引入将导致激光陀螺测量范围的减小或输出方差的增大，这都不是理想的结果。而在周期性抖动信号基础上叠加随机噪声，并不影响激光陀螺的测量范围，却可大幅度地提高激光陀螺的读出精度，输出方差的增大可以通过延长采样周期予以减小，满足应用要求。     

无规位相板在实现靶面均匀辐照方面的性能分析

数值分析的结果表明：尽管实际辐照靶面的激光光束其振幅和位相是涨落变化的，但是，使用无规位相板同样能改善光束辐照靶面的均匀化程度；无规位相板取不同的无规位相分布对靶面辐照均匀化的影响较小。还讨论了靶面离焦时其光强分布的变化情况。     

Lasing in random media

A random laser is a non-conventional laser whose feedback mechanism is based on disorder-induced light scattering. Depending on whether the feedback supplied by scattering is intensity feedback or amplitude feedback, random lasers are classified into two categories: random lasers with incoherent feedback and random lasers with coherent feedback. A brief survey of random lasers with incoherent feedback is presented. It is followed by a review of our recent experimental work on random lasers with coherent feedback, including measurement of the lasing threshold, lasing spectra, emission pattern, dynamical response, photon statistics, speckle pattern and the investigation of relevant length scales. Large disorder leads to spatial confinement of the lasing modes, that is the foundation for the micro random laser. Some theoretical models of random lasers with coherent feedback are briefly introduced. The study of random lasers improves our understanding of the interplay between light localization and coherent amplification.     

线宽增强因子对光反馈半导体激光器混沌信号生成随机数性能的影响

基于光反馈半导体激光器产生的宽带混沌信号作为物理熵源生成物理随机数已得到广泛研究.线宽增强因子的存在会导致半导体激光器出现大量不稳定动态特性,因此,本文着重研究半导体激光器的线宽增强因子对生成随机数性能的影响.数值仿真结果表明:随着线宽增强因子的增加,光反馈半导体激光器输出混沌信号的延时峰值逐渐减小、最大李雅普诺夫指数逐渐增大.基于不同线宽增强因子下产生的混沌信号提取随机数,并利用NIST SP 800-22软件对生成随机数的性能进行测试.测试结果表明,选取线宽增强因子较大的半导体激光器产生混沌信号作为物理熵源易于生成性能良好的随机数.     

脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜的低阈值电抽运紫外随机激射

分别采用直流反应溅射法和脉冲激光沉积法在硅衬底上沉积ZnO薄膜, 用X射线衍射、扫描电镜、光致发光谱等手段对两种方法沉积的ZnO薄膜的结晶状态、 表面形貌和光致发光等进行了表征. 进一步对比研究了以上述两种方法制备的ZnO薄膜作为发光层的金属-绝缘体-半导体结构器件的电抽运紫外随机激射. 结果表明, 与以溅射法制备的ZnO薄膜作为发光层的器件相比, 以脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜为发光层的器件具有更低的紫外光随机激射阈值电流和更高的输出光功率. 这是由于脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜中的缺陷更少, 从而显著地减少了紫外光在光散射过程中的光损耗. 关键词： 随机激射 ZnO薄膜 脉冲激光沉积 溅射