基于拉盖尔-高斯光束的单光子捕获理论研究

基于TEM10模拉盖尔-高斯光束,推导自由空间量子密钥分配中单光子捕获概率表达式.针对低轨卫星-地面站间激光链路进行单光子捕获分析.结果表明:采用可高度衰减激光脉冲的TEM10模拉盖尔-高斯光束作为单光子源,单光子捕获采用前驱波参考脉冲设置时间窗口的方法,可使卫星上接收机以最大概率捕获光子.与基模高斯光束相比,采用TEM10模拉盖尔-高斯光束的优点是,不会由于卫星运动而增加单光子捕获概率的损耗.     

基于拉盖尔-高斯光束的单光子捕获理论研究

基于TEM₁₀模拉盖尔-高斯光束,推导自由空间量子密钥分配中单光子捕获概率表达式。针对低轨卫星-地面站间激光链路进行单光子捕获分析。结果表明：采用可高度衰减激光脉冲的TEM₁₀模拉盖尔-高斯光束作为单光子源,单光子捕获采用前驱波参考脉冲设置时间窗口的方法,可使卫星上接收机以最大概率捕获光子。与基模高斯光束相比,采用TEM₁₀模拉盖尔-高斯光束的优点是,不会由于卫星运动而增加单光子捕获概率的损耗。     

二次型复折射率介质中的光导现象

本文讨论了n(z,r)=n_0(z)+n_2(z)r~2/r_e~2型复折射率介质中的激光传输问题,给出了激光传输参数(光束半径和波阵面曲率)的演化公式。指出只要存在一定大小的n_(21),在传输过一段特征距离z_c之后,将出现完全光导(即自相似模的传播),而且自相似模是激光体系的特征模式。其传输参数只与n_2有关,而与激光初始参数无关。自相似模必定是高斯球面波,而不是高斯平面波。     

3类高斯光束的圆孔衍射特性

利用标量衍射理论,将空心高斯光束、贝塞尔高斯光束、平顶高斯光束3类高斯光束的圆孔衍射场进行傅里叶变换,并运用D-FFT算法对其圆孔衍射特性进行了数值计算,得到了衍射场中轴向和径向的光强分布特点,分析了光学参量对衍射结果的影响.分析结果表明:衍射特性与衍射距离、光束的阶数、圆孔束腰半径比等因素有关.     

半导体制冷对镜面热变形影响的数值研究

为了减小激光辐照下反射镜镜面的热变形问题,建立了反射镜热变形的有限元分析模型。对不同制冷功率时的镜面热变形进行分析,然后针对吸收功率为50 W、光斑半径为镜体半径1/3时的TEM00模高斯光束对镜体结构进行优化,对优化后的反射镜在不同参数的TEM00模高斯光束和TEM10、TEM11模厄米特-高斯光束辐照下的热变形进行了分析。仿真结果表明,当施加滞后于激光辐照且与吸收功率近似大小的制冷时,有利于减小镜面热变形,且镜体最终会趋于相对稳定的热平衡状态。此外,当镜体背部切去一厚度为1.4 mm、内径为25 mm的环状区域时,热变形峰谷(PV)值仅为0.005μm;同时,优化后的镜体也可在一定程度上减小其他参数激光辐照下的镜面热变形的PV值。对于TEM00模高斯光束和TEM10、TEM11模厄米特-高斯光束,均满足光学系统对热变形的要求。     

基于厄米-高斯光束的单光子捕获理论研究

从光波电磁场方程的TEM10和TEM01模厄米-高斯光束出发,推导了自由空间量子密钥分配的单光子捕获概率表达式.针对低轨卫星-地面站间激光链路,进行了单光子捕获分析.理论研究表明,对于低轨卫星-地面站间量子密钥分配,采用TEM10和TEM01模厄米-高斯型高度衰减激光脉冲作为单光子源是可行的.     

厄米-高斯模与拉盖尔-高斯模的图像比较

简要地叙述了厄米-高斯模与拉盖尔-高斯模的一些理论,画出了具有代表性的厄米-高斯模与拉盖尔-高斯模在z=0平面的三维图像。为了了解厄米-高斯模与拉盖尔-高斯模的各种模态的关系,分别画出了它们的模态从(0,0)到(2,2)的强度等高线,并从模阶数与峰值、峰值的变化、延伸面积和对称性得到了它们各自的特性,然后进行对比得到它们之间的相同点和不同点。另外通过图像和公式说明了厄米-高斯与拉盖尔-高斯最低阶模(0,0)是一致的,即高斯模。对比了它们之间的电(磁)场和平均坡印廷矢量,不同点与模态有很大关系。画出横截面中振幅强度随传输距离增加而变化的图像,从中得到了束宽和峰值强度与传输距离之间的关系。     

拉盖尔高斯光的衍射和轨道角动量的弥散

根据菲涅耳衍射积分和拉盖尔高斯光束场强分布,对拉盖高斯光束中的圆孔衍射、单缝衍射和方孔衍射进行了研究,并分析了拉盖高斯光束的相位结构对光束衍射后场分布的影响。拉盖高斯光束的相位奇点落在衍射孔中心时,由螺旋谱计算出拉盖高斯光束通过单缝和方孔衍射后的轨道角动量的弥散程度,从理论上证明了拉盖尔高斯光束通过圆孔衍射后,轨道角动量不发生弥散。     

产生拉盖尔-高斯模的全息光栅实验研究

拉盖尔-高斯（Laguerre-Gaussian,LG）模是光子的轨道角动量本征态,它在未来的光镊、量子信息和计算等领域有潜在的应用价值。分别用两种记录介质-全息干板和喷墨透明胶片-制作了全息光栅。通过这种全息光栅在实验上产生了拓扑数从一阶到高阶的拉盖尔-高斯模,同时观察到高阶模的空间不稳定特性。并且详细讨论了光栅制作过程中的各种控制参量如曝光时间及强度对光栅衍射效率的影响。     

多模激光的模相关和相干模表示

对多模激光的模相关和相干模表示作了深入的理论研究.利用部分相干光理论,将与高斯-谢尔模型光束等效的多模激光表示为空间相干,并且彼此可相关模式的叠加.给出了直角坐标系下模相关系数的解析表达式.基于M²因子概念,建立了在考虑模式相关的一般情况下的多模激光模分解理论. 关键词：     

锁模激光染料盒

此染料盒用于激光激活介质为固体的被动锁模激光振荡器中,作为锁模激光振荡器的锁模染料盒。它包括振荡器谐振腔的全反射镜,和全反射镜构成一体,结构如图1所示.染料盒主要由全反射镜M和通光壁G组成,外有金属套筒.全反射镜和通光壁之间是厚度小于1mm的锁模染料溶液层。染料溶液是流动的.通光壁是一个斜截柱体,其形状和尺寸(α角比直角小得多.l较大)能保证经通光壁的空气界面部分反射的激光不经过主激光束通过的锁模染料溶液区. 此种染料盒的优点是明显的.锁模激光器输出的 全是近高斯形的激光脉冲,而且脉冲宽度较窄.不再有多峰结构,给被动锁…     

复宗量厄米-高斯光束的相干模表示

基于激光的相干模分解理论，讨论了复宗量厄米_高斯(EHG)光束的模相关和相干模表示，推导出EHG光束的模相关系数的解析表达式，并给出了一种只包含有限个模式的相干模表示. 在此基础上，根据EHG光束的模结构，分析了EHG光束和常规厄米_高斯(SHG)光束M²因子的差异. 关键词： 复宗量厄米_高斯(EHG)光束 相干模分解 2因子')" href="#">M²因子 模相关系数(MCCs)     

基于氧化石墨烯的锁模激光实验

设计了低成本全固态锁模超快激光实验系统,使用透射式氧化石墨烯饱和吸收体作为被动锁模元件,直接插入到腔内,可依次观察到激光的不同运转状态.实验采用结构紧凑的谐振腔设计,获得了二极管端面泵浦Nd∶YVO4晶体的1 064nm连续波被动锁模激光输出,重复频率为81MHz,最大平均输出功率为1.23W,相应的锁模单脉冲能量为15.2nJ.     

一种CCD辅助测量基模(TEM_(00))激光光斑尺寸的方法

激光光束是一种振幅和等相位面都在变化的高斯球面光波 ,其最小光斑的位置和大小不易确定 ,本文在实践的基础上提出一种测量基模 ( TEM0 0 )激光光斑尺寸的方法 ,解决了这一问题     

模规MG－1的光束质量检测实验

在高斯光束传输方程的基础上，介绍了模规ＭＧ－１的组成和工作原理，给出了单模稳频Ｈｅ－Ｎｅ激光和Ａｒ￣＋激光光束质量的实验测试结果。     

模规MG－1的光束质量检测实验

在高斯光束传输方程的基础上，介绍了模规ＭＧ－１的组成和工作原理，给出了单模稳频Ｈｅ－Ｎｅ激光和Ａｒ￣＋激光光束质量的实验测试结果。     

相位翻转厄米-高斯光束的传输特性

将相位翻转高斯光束的概念推广到相位翻转高阶模光束.以相位翻转厄米-高斯光束为例,推导出相位翻转高斯光束通过近轴理想(无光阑)ABCD光学系统,以及带刀口和光阑的ABCD光学系统传输的递推方程,并用以研究相位翻转高斯光束的传输特性.特别是,得出对TEM1、TEM2和TEM3模相位翻转高斯光束,光阑效应可以忽略的条件分别是截断参量δ≥2.1,2.5和 3.0.     

圆形高斯镜平凹腔腔镜变形时激光模场分析

把圆形高斯镜平凹腔自再现模的衍射积分方程转化为有限阶的矩阵方程,在平面输出镜呈高斯分布的镜面变形时,数值计算了激光场模式的场强、相位分布和模式本征值。结果表明,当变形量较小时,随着变形量的增加,镜面上光场的分布范围增大,也就说明模体积增大,但镜面光场仍保持拉盖尔-高斯光束基模特征,相位由平面慢慢变得凸起,远场分布变化不明显。当变形量较大时,光场分布开始发生畸变。从模式本征值的变化看,在一定的变形范围内,本征值下降不多,说明较小的变形量对激光损耗影响不大,仍能使激光较稳定输出。在圆形高斯镜平凹腔输出镜发生不大的高斯状变形的情况下,仍有维持输出高质量激光束的能力。     

一种CCD辅助测量基模(TEM00)激光光斑尺寸的方法

激光光束是一种振幅和等相位面都在变化的高斯球面光波,其最小光斑的位置和大小不易确定,本文在实践的基础上提出一种测量基模(TEM₀₀)激光光斑尺寸的方法,解决了这一问题.     

频率分裂与模竞争现象教学实验He—Ne激光器

一、引言激光课程中,激光的频率特性和激光烧孔效应及模竞争这两部分内容都是必需但又较难理解的内容,因而辅助教学的实验就显得尤为重要。通常进行激光频率特性实验的装置是扫描干涉仪。实验方法是让激光束射入扫描干涉仪,在示波屏上观察激光纵模。学生所能做的仅是学习如何使用扫描干涉仪和激光束含有几个纵模的感性认识。学生无法控制这些纵模(频率)以及纵模间隔。实验的质和量相对于纵模(频率)这一概念的重要性来说,显得不够充实。