纳秒脉冲激光对金属丝电爆炸过程的瞬态测量方法研究

金属丝电爆炸是获取金属纳米级粉粒的有效途径,电爆炸的演绎过程直接影响金属粉颗粒的尺度范围。采用纳秒级脉冲激光对爆炸过程的瞬态进行观察,以激光干涉条纹为背景,依据电爆炸过程中,对条纹的扰动获取具有清晰边缘的爆炸区图像;再根据激光穿过爆炸云团的透过率计算出不同时刻粉尘体浓度的三维分布图。测量结果表明:通电后0.5μs,金属丝直径由0.3 mm扩展为4.7 mm,直到18μs时扩展为28 mm,而粒子的最大浓度由3×1021/cm3减小为1.1×1020/cm3。整个扩展过程中,粒子浓度沿径向呈现多个环带的分布形态。     

一种测量激光光强按角度分布的新方法

提出了一种新的测量方法,用于测量近似点光源或线光源在相同半径处光强按角度的分布.测量系统由旋转装置、角度探测系统和光强探测系统三部分组成.利用该系统对多模光纤耦合激光器光强分布进行了实际测量.结果表明,采用高斯光束形式可以较好地描述该光束光强的远场分布,由拟合曲线得出的光强按角度分布规律与实验所用光纤数值孔径相符,进一步说明了该实验方法的可信性与可靠性.     

脉冲激光二极管端面抽运全固态激光器热效应瞬态过程

从圆柱状晶体热传导方程出发,采用有限元方法,对脉冲激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YAG激光器中激光晶体的瞬态温度场分布进行了计算.对单脉冲过程中,晶体升温和降温时端面温度的分布情况进行了计算;分析了束腰位置和束腰半径对单脉冲过程的影响,以及晶体热弛豫时间的影响因素;根据光线追迹理论,分析了激光晶体内温度分布达到动态平衡后,由温度梯度引起的中心与边缘相对光程差时变特性.结果表明,当束腰位于晶体抽运端面时,增大束腰半径晶体端面温度降低;当不改变束腰半径并且后移束腰位置时,晶体端面温度降低;增大冷却液对流换热系数或者空气流速、降低空气温度以及减小晶体半径都可不同程度地缩短热弛豫时间;当晶体温度分布达到动态平衡后,晶体内各点温度呈周期性变化;由晶体径向温度梯度引起的相对光程差(OPD)也随时间作周期性变化.     

大气湍流对远红外激光主动探测影响的试验

远红外激光主动探测设备利用"猫眼"效应原理,能够快速、准确地发现红外热像仪,输出带有热像仪参数的信息.大气湍流是影响主动探测回波率的重要因素.在某沙漠地区的试验结果表明:日出、日落前后大气湍流的强度最小,对主动探测回波率的影响也最小.而中午前后、午夜前后湍流强度则相对较大,大气湍流对回波率的影响也较大.通过将试验结果和美国白沙试验基地(沙漠)一天内湍流变化数据进行对照,可以得出:上述现象是沙漠地区的普遍现象.总结出了大气湍流对激光主动探测影响的规律,为远红外激光主动探测设备能力评估提供了重要依据.     

泵浦光对固体激光器光束质量的影响

利用有泵浦增益时的谐振腔衍射积分方程,研究了二极管泵浦固体激光器中泵浦光对振荡光场的影响,分析了泵浦光分布和泵浦光半径对振荡光场的影响。结果表明当泵浦光分布分别为均匀分布和高斯分布及椭圆高斯分布时,最佳的泵浦分布为高斯分布;对于高斯光束泵浦,泵浦半径的变化会引起振荡光场的尺寸和形态的变化。定量分析结果表明泵浦半径在一定范围内变化时,振荡光斑半径均随泵浦光半径的增大而减小。在实际的DPL设计中需要根据对振荡光的要求进行泵浦光的优化设计。     

LD端泵下Nd∶YAG端面形变热效应研究

用计算机模拟了在不同的泵浦光分布和不同的泵浦功率下其端面形变的大小.主要对具有轴对称性的泵浦光和沿竖直方向为高斯分布,水平方向为均匀分布的长条形泵浦光在不同的功率下所引起的端面形变进行了计算机模拟.所采用的方法是先对温度场进行理论计算,建立理论模型.然后,对形变进行理论计算,并用计算机模拟了形变.得到了形变导致的端面形变热透镜焦距与致热功率之间的关系曲线,目的在于进一步研究由于端面形变所引起的热效应.     

用声光调制器实现的1 W Nd∶YAG单纵模环形激光器

鉴于单向环形腔是目前获得较大功率单纵模激光最有效的方式之一,为使环形腔单向运行,需要在环形腔内插入对正反2个方向的光产生损耗差的光学元件。采用激光二极管泵浦Nd∶YAG晶体,用声光调制器作为光学二极管使环形腔单向运行,实现四镜矩形环形腔单纵模激光器。实验中谐振腔的稳定性由增益介质的热透镜保证,声光调制器给正反2个方向的光提供损耗差,这使得在竞争过程中有较大损耗的光不能运行从而获得单向输出。实验获得了连续功率1 W、光束质量因子M2为1.21 的1.06 m单纵模激光。     

光纤耦合激光束输出光空间分布及其影响因素分析

通过分析光纤出射端面的光强分布,研究了光纤传输过程中激光二极管出射光束进入光纤时的指向角对出射端面光场分布的影响.提出一种影响光纤输出端光场的新因素,对数值孔径和光纤芯径两个影响因素进行了补充.在光纤传输过程中,将激光二极管出射的光束等效为大量光线,在二极管输出光的位置以及空间分布确定的情况下,使用光线追迹方法依次分析...     

非稳腔的FOX-LI数值迭代解法

利用FOX-LI数值迭代解法,对非稳腔的模式进行数值求解。用Matlab软件程序模拟出腔内光场的振荡情况,给出腔内光场振幅和相位分布,计算出每次迭代能量的损耗。结果表明,非稳腔内的振荡光其光场分布仅与腔的结构有关而与初始光场的分布情况无关,并且随着模式增大,能量损耗也增大。     

随机相位波动对激光相干合成的影响

以正六边形排列的高斯光束为模型,计算了相干合成光强,分析了随机相位波动对合成光强的影响,并研究了合成光束的传输特性。结果表明,随机相位波动是影响合成光强及合成光束传输特性的主要因素,当随机相位波动均方差>20时,相干合成过渡到了非相干合成。