高功率二极管泵浦固体激光器研究的进展

对高功率二极管泵浦固体激光器若干新的进展。相关技术和潜在应用作了评述和分析。     

175kHz高频空气超声换能器研制及其特性测量

本文报道了一种用于复杂空气旋涡场参量测量的高频空气超声换能器．在用超声-激光方法研究流场时，它是关键的换能元件。该换能器工作频率为175kHz。由于采用了管状压电元件及特制的伞状反射器，该换能器具有优越的指向性（士2．5°）     

UPML吸收边界条件的无截断数值模拟

Berenger完全匹配层(PML)吸收边界条件完成了对非物理反射波的吸收,初步实现了有限区域对无限开放空间的数值模拟,然而在计算区域的边界上需要对场分量进行分裂,增加了Maxwell方程组中独立方程的个数,使场分量迭代复杂,增大了数值计算量,单轴各向异性完全匹配层(UPML)边界条件则不需要对场分量进行分裂,迭代公式简单,便于程序实现,且具有更好的宽频带吸收特性.首先推导了TMz波的UPML方程组,给出了UPML的介电参数分布方式,详细介绍了该算法的程序实现步骤,并以数值算例进行验证,分别采用常规PML和UPML边界条件进行数值计算,通过对比二者的计算结果,表明UPML边界条件具有更好的吸收效果,且能更有效地吸收低角入射波和低频凋落波,UPML边界条件更逼真地模拟了无限开放空间,更精确地实现了电磁波的无截断数值模拟.     

“之字形”光路薄管固体激光大气长程传输光束质量分析

“之字形”光路薄管固体激光是一种结构紧凑、增益高且利于发射的新型激光光源。针对薄管固体激光光源及其大气长程传输过程中的光束质量退化问题,提出了基于直角锥面变形镜的薄管激光校正方法,进而通过建立薄管激光校正模型以及大气长程传输模型,开展了薄管激光大气长程传输光束质量分析。首先,针对大遮拦比窄环宽环形光束与发射系统的匹配问题,提供了一种薄管激光环形光束整形变换方案,有效实现了薄管激光的整形和变换。然后,分析了薄管激光光源光束质量、大气湍流效应和热晕效应等对整形变换后的薄管激光大气长程传输特性的影响,进而明确了薄管激光大气长程传输光束质量退化机理。最后,分析了直角锥面变形镜对薄管激光的光源畸变、大气湍流的低频分量和热晕导致的离焦相位等的校正效果。结果表明,经过直角锥面变形镜的校正,薄管激光光源光束质量明显改善,大气长程传输后的远场光束质量有所提高。若进一步配合常规变形镜进行联合校正,薄管激光大气长程传输后的远场光束质量可得到显著提升。     

原子力显微镜研究高分子超薄膜结晶机理及功能化调控

近十年来,随着功能高分子单晶(含单层或寡层片晶)工程及应用研究的不断深入,除了纳米尺度结晶形貌的表征以外,多功能原子力显微镜还被用于研究分子结构、结晶条件和后处理条件对功能高分子晶体性能(电、热、光、磁等)的影响,进一步还可采用扫描探针加工技术(机械刻蚀、电致刻蚀和热致刻蚀等)对其性能进行调控以构筑功能化聚集态结构和微图案.另一方面,超薄膜中单层或寡层片晶可为研究高分子结晶提供合适的模型体系,与原子力显微镜相结合,不但可以原位、实空间、高分辨地研究高分子的成核与生长过程(生长形态演变和生长动力学),还可以用于研究亚稳态折叠链片晶厚度和形态随热处理温度与时间的演化,从而加深对片晶内有序差异、片晶增厚与熔融行为和自诱导成核的认识.     

高Al组分Ⅲ族氮化物结构材料及其在深紫外LED应用的进展

随着高 Ga 组分Ⅲ族氮化物相关研究的日趋深入和生长技术的日益成熟,人们逐渐将研究重心转向具有更宽带隙的高 Al 组分Ⅲ族氮化物.该材料常温下带隙宽至6.2 eV,可覆盖短至210 nm 的深紫外波长范围,具有耐高温、抗辐射、波长易调控等独特优点,因而是制备紫外发光器件的理想材料.目前,高 Al 组分Ⅲ族氮化物材料质量不高,所制备的深紫外 LED 发光器件仍存在内量子效率、载流子注入效率和沿 c 轴方向正面出光效率较低的难题,因而制约了高效紫外发光器件的制备.本文着重介绍了近年来在高 Al 组分Ⅲ族氮化物生长动力学方面的研究进展,总结和梳理了量子结构设计、内电场调控以及晶体场调控等方面的相关研究,以期实现高质量深紫外 LED 的制备.     

电光双折射扫描滤波法提高啁啾脉冲对比度

提出了一种通过扫描滤波来提高啁啾脉冲对比度的方法,并分析了该方法的原理。与传统的非线性滤波技术不同,扫描滤波方法消除预脉冲时,选通原理是基于光的频率而不是强度。以电光双折射扫描滤波器为例,说明了扫描滤波法的具体应用。通过数值模拟及实验研究,发现电光双折射扫描滤波法可以有效地消除主脉冲以前几百ps的预脉冲,并且主脉冲同时还能保证较高的透过率。     

利用Mach-Zehnder干涉仪提升啁啾脉冲信噪比

基于内置电光晶体的Mach-Zehnder干涉仪,利用Mach-Zehnder干涉仪双光束干涉原理和晶体的线性电光效应,提出了一种新的能有效提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法。定量分析了其扫描滤波谱特性,探讨了预脉冲噪声延时对信噪比提升效果的影响,并讨论了电光晶体的电压控制参数对信噪比提升效果的影响。研究结果表明:预脉冲噪声的延时和控制电压的变化会对滤波效果产生较大影响,利用该扫描滤波方法可将啁啾脉冲激光信噪比提升约2个量级,且信号光透过率高达95%以上。     

截断非傍轴双曲余弦-高斯光束的远场特性

基于瑞利-索末菲衍射积分公式,推导出截断非傍轴双曲余弦-高斯光束在自由空间传输的解析表示式,分析了一些特例,并引入非傍轴范畴的桶中功率概念,用以描述非傍轴光束的远场光束质量。结果表明:截断非傍轴双曲余弦-高斯光束的光强和桶中功率不仅与束腰宽度与波长之比、偏心参数及截断参数有关,而且桶中功率还与桶的尺寸有关。在一定的范围内,较大的束腰宽度与波长之比, 截断参数和较小的偏心参数使光束有更好的聚焦特性,表现出更好的光束质量。     

气孔对透明陶瓷激光输出性能的影响

定量分析气孔大小和气孔率对陶瓷激光输出性能的影响,建立了气孔分布模型并结合Mie散射和固体激光技术相关理论,讨论气孔散射对陶瓷激光透过率和输出性能的影响。结果表明,气孔率对激光陶瓷的透过率和斜率效率有着决定性的影响。在给定的气孔尺寸分布下,气孔率越高,陶瓷透过率和激光斜率效率越低;在给定的气孔率下,气孔中心尺寸越大,陶瓷样品的透过率和激光斜率效率越低。减小气孔尺寸至0.3 m以下能有效提高激光斜率效率。气孔越大,激光阈值随气孔率增大而上升越快,越不利于实现激光输出。在实际工作中,改进和控制工艺减小气孔尺寸对提高陶瓷的输出性能同样有着重要意义。