环形斑光束在非线性克尔介质中的自聚焦效应

通过数值求解非线性Schrödinger方程,详细讨论了环形斑光束在非线性克尔介质中的传输特性.当入射光超过一定的功率时,光束产生多级自聚焦现象,自聚焦焦点出现在离轴的环上;自聚焦阈值与环形光束的半径有关;传输过程中光斑存在横向分裂现象,并且分裂与聚焦交替进行;当两个半径不同的同轴环状光束同时在非线性介质中传输时产生耦合效应,耦合效应使其自聚焦增强.     

环形光斑激光束在非线性克尔介质中的分束现象

对于非线性克尔介质中的环形斑调制光束,通过数值求解非线性Schrdinger方程,发现当入射光强度超过一定值时,光束在传输过程中发生分束现象.对光分束的阈值、光分束与环半径及半宽度的关系、分束光的特点,以及自聚焦焦点上光强度的横向分布与光分束之间的关系进行了详细的讨论 关键词： 环形光斑 克尔介质 非线性传输 光分束     

环形斑激光束在非线性克尔介质中环半径的偏移现象

对于非线性克尔介质中的环形斑调制光束,通过数值求解非线性Schrdinger方程发现:当入射光强度超过一定值时,光束在传输过程中将发生环半径偏移现象.并对环半径偏移产生的条件、偏移的特点,以及自聚焦焦点上光强度的横向分布与环半径偏移之间的关系进行了详细的研究.     

光脉冲在饱和自聚焦克尔介质中传输

综合考虑了在（２＋１）维饱和自聚焦克尔介质中光脉冲的传输问题，利用变分法得到了光脉冲在传输中的准动量，动量守恒律，利用数值法研究了初始不对称光脉冲饱和强度，耦合强度对其束宽，脉宽的影响。     

高斯光束在克尔型非线性介质中的演化特性

由光束在克尔型吸收介质中传输的非线性薛定谔方程,推导了高斯光束注入介质后满足的耦合方程,并分别在不考虑吸收和高阶展开项的情况下,对脉冲的腰斑半径的演化进行了理论分析。发现当注入脉冲满足一定的条件时,脉冲可以以“孤波”的形式传播。当考虑吸收和高阶展开项时,脉冲不存在“孤波”形式,且存在一个阈值,低于阈值的输入,脉冲发生自聚焦;对高于阈值的输入,腰斑半径随着距离的增加而增加,聚焦趋势根本就不存在。     

克尔介质中超连续谱的产生与自聚焦的抑制

 从（3+1）维非线性薛定谔方程出发,理论上分析了超短脉冲频谱展宽与自聚焦的影响因素。分析得出：通过改变泵浦光的功率和光束口径,可以实现光谱的极大展宽并避免自聚焦成丝。数值模拟了小口径强泵浦光束在BK7玻璃中的传输过程并进行了实验验证。模拟结果显示在超连续谱产生的同时小尺度调制被完全抑制。实验结果表明：降低泵浦光功率,使光束不会因为全光束自聚焦而发生塌陷,同时还能控制除自聚焦外的其它非线性效应,进而改善近场光束质量。由于自相位调制是超短超强脉冲产生超连续谱的重要机制之一,需要维持传输过程中的泵浦光功率,由此最佳的入射光功率应选在全光束自聚焦功率阈值附近。     

时空非对称光脉冲在饱和自聚集克尔介质中的传输

综合考虑了（２＋１）维和自聚焦克旬质昨时间非对称光脉冲的传输问题，利用变分法得以了光脉冲在传输中的准动量、能量守恒律，利用数值法研究了初始始不对称光脉冲饱和度，耦合强度对其束宽、脉冲宽度的影响。     

空间非傍轴激光束在非线性克尔介质中的相互作用

对于非线性克尔介质中的非傍轴双脉冲激光束的传输,通过数值求解修正的非线性Schroödinger方程发现:当入射光强度在一定的能量阈值以上,入射光束的间隔达到一定值时,空间双脉冲激光束在传输过程中会发生相互作用.这种相互作用不同于一般傍轴激光束之间的相互作用,它的作用效果以一束很小的分束光的形式表现出来.文中对这种相互作用的效果进行了报道,并对此做出了理论的解释.     

高斯光束在克尔型非线性介质中演化的奇异特性

由光束在克尔型吸收介质中传输的非线性薛定谔方程出发,推导了高斯光束注入介质后满足的耦合方程。在不考虑高阶展开项的前提下,将介质分为无吸收、有吸收两种情况,对脉冲的腰斑半径的演化进行了解析分析,得到注入克尔型非线性介质中的高斯光束,形成“孤波”必须满足光束在束腰处注入,介质没有吸收的条件;当考虑高阶展开项时,通过数值分析发现,无论介质是否存在吸收,光束传输不存在“孤波”形式,而是在注入强度的控制之下。当注入强度较小时,自聚焦过程是它的一个主要结果。但当注入脉冲的强度增加后,除了腰斑半径不为零的区间增加,光束仍保持聚焦的正常现象之外,存在一个阈值。当注入强度超过此阈值时,腰斑半径随着距离的增加而快速增加,聚焦趋势根本就不存在。     

Dynamics of self-focusing and self-phase modulation of elliptic Gaussian laser beam in a Kerr-medium

Using a direct variational technique involving elliptic Gaussian laser beam trial function, the combined effect of non-linearity and diffraction on wave propagation of optical beam in a homogeneous bulk Kerr-medium is presented. Particular emphasis is put on the variation of beam width and longitudinal phase delay with the distance of propagation. It is observed that no stationary self-trapping is possible. The regularized phase is also seen to be always negative.     

有限能量Airy光束的小尺度自聚焦特性

研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦,有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生,而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研究不同截断系数小尺度自聚焦的增益谱,发现截断系数也极大地影响有限能量Airy光束的增益谱,截断系数越小Airy光束受噪音影响分裂的可能性就越大;对于较大的截断系数,有限能量Airy光束增益谱和由它主瓣拟合的高斯光束的增益谱越来越接近.研究结果对于有限能量Airy光束的潜在应用有一定的指导作用.     

激光自聚焦和成丝模拟中的并行计算方法

已编制完成三维非线性流体力学与激光传播耦合并行模拟程序,用以研究高强度激光在稀疏等离子体中的自聚焦和成丝不稳定性形成机制.介绍该三维并行程序中所使用的数值方法和并行算法.     

无线电窄波束在低电离层中的聚焦和散焦

 推导了无线电窄波束在电离层中传输的非线性几何光学方程,分析了无线电窄波束在低电离层中传输的聚焦和散焦原理,推导出了散焦参数和聚焦参数的计算公式,研究了无线电窄波束在低电离层中传输的散焦现象,讨论了电波频率和功率对发散波束宽度的影响。计算结果表明：低电离层主要表现为一种散焦介质,使电波波束发散,当电波频率较低并且功率较大时,波束散焦现象非常明显,使到达目标点的功率密度大幅度降低,而当频率达到数GHz时,波束散焦现象很微弱。     

破碎光斑特征统计分析

激光在传输的过程中,光斑受到大气湍流的影响,会“破碎”成若干碎片。对发射光束取不同形状和不同光束质量时,在不同湍流强度情况下的传输进行了计算,并对碎斑特征进行统计分析。结果表明,随光束质量变差和湍流强度的增强,总光斑扩大,碎斑数目增多,占空比减小,而碎斑半径变化不大,约为真空衍射包含总能量63.2%的光桶半径。针对这一现象,从薄环光束真空衍射、双孔衍射、将光场分解为不同频率场的叠加和实心束强湍流等四种情况分别进行了讨论,给出了初步的理论分析。     

基于WIN API和OpenGL的激光光斑三维可视化及参数分析

研究了应用于激光参数分析中的两种三维可视化数据场算法,通过比较确定了一种适合于本应用的算法,即采用OpenGL中的图元三角形面片带,在WIN API下实现了激光光斑光强场的三维可视化和激光参数的计算显示,以及点剖切轮廓显示.设计了将这些功能集成的分析程序,其运行结果可靠,绘图速度快,计算准确.     

像散椭球高斯光束的理论分析与实验模拟

从理论上讨论了具有简单像散特必的椭 图 束的处理方法,在实验中利用两个正交的柱透镜模拟球面双轴透镜对半导体激光器的输出光束进行变换,得较为理想的结果,即把椭圆高斯光束自理为近似圆高斯光束。     

四象限探测器光斑尺寸测量方法的研究

由于四象限探测器具有低噪声、高灵敏度和高带宽的优势,因此被广泛应用于激光光斑跟踪、准直和位置检测等领域。靶面上的光斑尺寸是影响系统性能的重要参数之一。对探测器的光斑位置探测灵敏度指标Sx进行了分析,比较了象限间沟道大小对Sx的影响关系。提出了一种测量光斑半径的方法,该方法利用电控偏转镜扫描探测器靶面,获得位置探测器灵敏度,基于位置探测灵敏度与光斑半径的对应关系,间接测得光斑尺寸。     

激光测距仪信噪比与激光发散角最佳值的选取

研讨激光测距仪的信噪比和激光发散角如何选取最佳值的问题。如果信噪比为SNR，激光发散角为θt，则取SNR θt^2最小时的信噪比和激光发散角为最佳值。