镜面颗粒影响激光散射特性的模拟仿真

光学镜面上的激光散射特性对光学系统性能的影响十分重要。利用修正的米氏散射理论模拟计算了光学镜面的双向反射分布函数(BRDF)。结果表明:镜面上的颗粒污染物能够十分明显地影响光的散射特性。此外,入射激光的波长与BRDF的值成反比,波长较短时,散射较复杂。因此,保持镜面的洁净对维护光学镜面的性能十分重要。     

环境相对湿度对光学镜面散射特性的影响

在成像光学系统中,环境相对湿度会影响光学镜面污染粒子的散射特性,进而对成像光学系统性能造成影响。根据吸湿性,将污染粒子分为亲水性粒子和疏水性粒子。利用镜面污染粒子的光散射模型,分析了亲水性粒子散射效率因子随环境湿度的变化规律。在此基础上,结合亲水性和疏水性污染粒子的统计模型,分析了多粒子污染下,不同种类粒子占比和镜面洁净度等参数对光学镜面散射特性的影响。结果表明,污染粒子造成光学镜面的双向散射分布函数（BRDF）和全积分散射值（TIS）均随着环境相对湿度的增加而增大。并且,亲水性粒子比例越高,光学镜面散射损耗越强。随着光学镜面洁净度等级的减小,环境相对湿度对镜面散射损耗的影响有所减小。     

光学镜面污染颗粒吸收特性的影响分析

针对实际工作中的光学元件表面粒子污染,以米氏理论为基础,分析了在风沙地区空气中污染颗粒(以SiO2为主)对入射激光能量的吸收效应。此外,进一步分析空气洁净度、元件工作面的朝向以及放置时间等对光学元件表面吸收特性的影响。结果表明,空气洁净度等级越高、元件工作面朝上、放置时间越久,光学元件的表面吸收能力越强。研究成果可为实际应用中光学系统的镜面污染控制提供理论参考。     

目标散射特性对激光雷达回波特性的影响分析

研究目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响是进行目标激光雷达主动成像、跟踪以及目标识别的基础。首先推导了考虑探测激光时空分布的目标激光雷达回波公式,通过3DS MAX软件建立了三种典型目标的三维模型,采用单站激光雷达BRDF模型仿真得到了理想漫反射、近似镜面反射以及粗糙表面三种情况下不同目标多角度回波峰值序列,基于此分析了目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响,可为目标激光雷达主动探测及成像提供理论参考。     

光学表面粒子污染物散射的单层薄膜调控特性

为了降低超精密低损耗光学元件表面粒子污染物的光散射损耗,文中提出通过在光学表面沉积单层薄膜来调控表面场强分布,从而降低散射损耗的方法。理论分析了K9玻璃超光滑光学表面不同厚度单层二氧化硅（SiO₂）和单层二氧化钛（TiO₂）薄膜表面上方半径为100 nm粒子污染物所在处的电场强度,理论分析结果发现,当SiO₂薄膜厚度为137.4 nm,TiO₂薄膜厚度为12.3 nm时,表面粒子污染物所在处的电场强度最小。在此基础上分别计算了光学元件表面沉积厚度为137.4 nm的单层SiO₂薄膜以及厚度为12.3 nm的单层TiO₂薄膜,表面粒子污染物的总散射损耗(S)和双向反射分布函数(BRDF),计算结果表明,在波长为632.8 nm的光垂直入射时,单层SiO₂薄膜和单层TiO₂薄膜可有效降低其表面粒子的BRDF,且可将K9玻璃表面的总散射分别降低12.40%和25.04%。实验验证了单层SiO₂薄膜对于表面粒子污染物散射降低的有效性。     

军事目标激光散射特性研究进展

军事目标的激光散射特性是影响装备作战效能的重要因素,对于研究激光装备的作用距离、装备的激光隐身性能具有重要的意义。本文介绍了目标激光散射特性的基本概念,从理论模型和经验公式两方面介绍了激光散射特性的理论建模研究成果,分析了各种模型和经验公式的适用范围。从目标表面材料BRDF测量、缩比模型LRCS测量、真实目标LRCS测量三个方面,分析了国内外典型测量方法、相关应用以及下一步发展方向,为后续目标散射特性的研究提供借鉴。     

空间目标光学散射特性研究进展

空间目标光学散射特性建模与分析是空间光学监视系统论证设计、性能评价的前提和基础。以空间目标的可见光与激光散射特性为主要研究对象,分析了空间目标光学散射特性的基本研究内容和方法,介绍了国内外应用于卫星表面材料的比较典型的BRDF 模型,从卫星表面材料BRDF 测量与建模、目标可见光散射特性测量与仿真计算和空间目标LRCS 测量与仿真计算三个方面,介绍了国内外典型研究单位的研究成果以及下一步的研究发展方向。可为空间目标光学特性研究思路与方法提供借鉴。     

一种表面激光散射特性数据三维测量方法

激光双向反射分布函数(BRDF)数据测量是一种获得目标表面信息的重要手段。利用几何光学理论建立了目标表面BRDF模型,采用激光器、激光能量密度测量设备、转台、漫反射板等光电实验室常用测量设备,在相同的几何和物理条件下,分别测量样品和散射特性已知的漫反射板对激光能量的散射特性数据,推算出样品的BRDF数值;保持测量平面静止,通过翻转被照射表面获取样品表面的三维BRDF数据,推算了翻转过程中测量点的角度换算关系;利用测量结果,进行了目标表面BRDF模型的参数优化,建立了样品表面BRDF模型;实验环境容易构建,操作简便,为研究目标表面激光散射特性提供了一种新的研究思路。     

激光引力波望远镜镜面杂散光测试方法

激光引力波望远镜的杂散光来源主要是细光束入射到镜面产生的反射杂散光。1 W的激光入射产生的杂散光需抑制到10-10 W以下,否则将严重影响主要参数光程差的测量精度。针对该应用背景,考虑了在细光束入射到镜面条件下由杂散光测试数据重构表征镜面反射特性的双向反射分布函数（BRDF）参数的可行性。传统方法测量BRDF需要4个转角,系统复杂不便于实时应用。为此基于光学元件各向同性和镜面杂散光模型的对称性,综合考虑了平面镜、曲面镜以及光束衍射效应、测量误差等因素,提出了一种仅利用子午面内一维测量若干个点的散射数据即可重构得到BRDF参数的方法,并用数值方法对其可行性和测量精度进行了验证。     

光纤波片对光纤环形镜线性传输特性的影响

利用单模光纤应力双折射率效应，在线性光纤环形镜中引入在线光纤波片、通过改变光纤波片主轴方向，可以实现对一光纤环形镜率和反射率的实时调节。实验结果与理论分析的相致。     

准分子激光在液芯光纤中传输特性的实验研究?

液芯光纤作为一种新型的光能量传输媒介,有诸多显著的优点,着重介绍了液芯光纤相对于传统固体传光光纤束的优势。为了液芯光纤在紫外波段激光传输上的应用,对波长为308nm和248nm两种准分子紫外激光在液芯光纤中传输的能量透过率进行了实验研究,分析了单脉冲能量（1-5mJ）、光波长(248nm/308nm)、平均功率(2-20mW)等激光参数变化对准分子激光在液芯光纤中传输特性的影响,为液芯光纤应用于准分子激光传输提供了实验依据。     

光学元件表面洁净度对其表面散射特性的影响

针对光学系统在实际工作中元件表面污染粒子对光的散射问题,以空气中Al2O3污染粒子为例,基于米氏散射理论,模拟和分析了元件表面双向反射分布函数（BRDF）随散射角的变化规律,进而定量计算了元件表面全积分散射值（TIS）。在此基础上,进一步分析了影响表面洁净度的三个主要因素（空气洁净度、工作面朝向和曝露时间）对元件表面BRDF及其TIS值的影响。结果表明,空气洁净度等级、工作面放置方向和曝露时间等对元件表面散射量的影响均较为明显。其中,工作面的放置方向对元件表面的散射影响尤为突出,水平向上放置（TIS=1.9310-4）较之垂直放置时（TIS=8.0710-5）散射量增大一个量级,而较之工作面水平向下放置时（TIS=3.1210-6）增大两个量级。最后,以卡塞格伦望远镜为例,针对其主镜的污染容限问题,分析了不同空气洁净度条件下主镜表面洁净度达到污染容限所用的曝露时间,可为实际工作中污染控制和保证系统对微弱目标信号的有效探测提供参考。     

Study of the output characteristics of nonlinear optical loop mirror on an erbium-doped mode-locked fiber laser

We experimentally discussed the output characteristics of a passively mode-locked erbium-doped fiber laser using a single-mode fiber (SMF) structure as a saturable absorber (SA) based on nonlinear optic loop mirror (NOLM). The NOLM acting as an SA has properties of controllable pulse interval and pulse width. Four different types of NOLMs are experimentally discussed and the results show that fine adjustment to the coupler ratio together with optimization of the SMF length inside the NOLM can simultaneously implement high pulse energy and pulse internal tunability. The laser configuration provides a method to generate well-performing mode-locked lasing, and the investigations of the effects of changing some parameters of the laser also provide some help for the development of mode-locked fiber laser based on NOLM.     

光纤微光开关光能传输特性分析

为了明确光纤光开关的光能传输特性,指导光纤光开关的设计、制造,利用光学设计软件ZEAMX建立了光纤光开关的仿真模型,分析了光纤对准误差对光纤耦合效率和输出光斑能量分布的影响.得出的结论是:纵向距离对耦合效率的影响不大,横向偏移和角度偏移对耦合效率的影响较大;光线经过一个玻璃和空气的界面时有3%的能量被反射;横向偏移和角度偏移将使输出光斑的能量分布不均匀、无规律.     

反射镜热畸变对激光光束质量影响的研究

基于热传导理论,建立了高斯光束辐照硅反射镜的物理模型,利用多物理场数值分析软件COMSOL Multiphysics求解热传导方程,仿真计算得到镜面表面温度分布曲线以及镜面变形曲线,进一步结合光学仿真软件模拟计算,研究得到Si反射镜镜面的热畸变对输出光束质量的影响。结果表明：随着激光辐照时间的增大,反射镜热变形越显著,输出光束质量β因子越大,但β值的变化首先较快而后趋于平缓。随着辐照激光功率的增加,反射镜热变形越大,输出光束质量β因子不断增大。     

直角内圆锥面全反镜折叠腔激光器的输出特性

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光谐振腔的稳定性特别是热稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内圆锥面反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔.实验结果表明,在圆锥全反镜失调角小于37.3′时,圆锥折叠腔激光器的单脉冲输出能量下降小于5%,且近场输出光斑没有明显变化;经模式仪分析表明,圆锥折叠腔激光近场光强分布均匀.圆锥反射镜折叠具有非常强的抗失调能力,结构简单,便于安装调整,特别适合于恶劣环境下的强激光系统应用.     

反射镜面形畸变对相干激光通信的影响

研究了相干激光通信系统中由反射镜面形畸变造成的信号光波前畸变,进而分析了信号光和相干光波前失配引起的相干效率下降以及误码率的上升。仿真结果表明,反射镜面形的峰谷值对通信链路性能影响较大;相比而言,畸变的大小对于链路性能影响有限。     

Singlemode surface emitting laser using partial mirror disordering

A vertical cavity surface emitting semiconductor laser is described which uses zinc diffusion and partial disordering of the epitaxial output mirror to provide waveguiding for lateral mode control. Mode suppression ratios against higher order transverse modes as high as 36 dB have been observed.<>