高功率激光反射镜热畸变补偿结构设计与仿真

为了研究激光反射镜热畸变补偿结构的设计,在分析激光腔镜热变形行为的基础上,采用优化镜体结构,提出了一种减少入射激光光斑区域镜面热畸变的途径——热畸变自补偿激光反射镜,并与普通硅镜的热变形情况进行了比较.结果表明,当反射镜反射率为98%、入射激光功率为7kW、激光照射时间分别为2s,4s和10s时,普通硅镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.167μm,0.174μm和0.172μm;而热畸变自补偿激光反射镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.092μm,0.052μm和0.027μm.该研究结果对提高高能激光腔镜热效应稳定性、改善高能激光光束质量具有一定参考价值.     

硅镜热畸变研究

从理论上和实验上对硅镜的热变形的动态过程作了研究。在变形之初硅镜表面的位移变化很快。在注入激光功率为２００Ｗ，硅镜的吸收率为７０％时，７０×８ｍｍ硅镜在注入激光功率２ｓ后热应力引起的挠变形就达到０．７６μｍ。这对于高功率短波长激光器是一个不容忽视的问题。     

相变致冷镜的有限元结构优化

 镜体的结构决定了相变致冷镜抑制腔镜在高能激光辐照下的热变形的效果。比较不同结构形式的相变致冷镜镜面热变形的有限元软件计算结果，并通过一阶非线性优化方法，得到较优的放射状结构：硅基基体外径80mm，厚度12.5mm，光斑直径40mm,吸收功率密度为79.58kW/m²，当其最优沟槽深度为99mm，宽度为0.4mm时，光照10s时镜面热变形达到最小值0.37μm。     

涡流管冷却的旋转晶体窗口有限元分析

采用有限元分析方法,考虑到输出窗口在空间上的分布不均匀性,对白宝石、石英晶体窗口在光强分布均匀/不均匀、有/无冷却、是否旋转等各种情况下的温度场进行了分析和讨论.结果表明当光强分布不均匀时,采用旋转方法能有效地减小温度场的不均匀性;当对输出窗口进行强迫冷却时,输出窗口温度场不均匀性明显减小.因此采用涡流管冷却的旋转晶体窗口能有效改善输出窗口的输出特性.     

量子色噪声对单模激光场的影响

单模激光的统计性质主要由引起激光场涨落的量子噪声和抽运噪声决定.人们通常假设抽运噪声为色噪声,而量子噪声为白噪声.白噪声只是一种理想模型,本文将两类噪声均模拟为更接近于实际情况的O-U色噪声,研究色噪声尤其是量子色噪声效应. 单模激光增益模型的光强朗之万方程为: (dI)/(dt)=-2kI+(2ΓI)/(1+βI)+D+(2I)/(1+βI)ξ(t)+2Iq(t) 式中,ξ(t)为抽运噪声,q(t)为量子噪声,是自关联时间分别为τ1和τ2的O-U色噪声.应用线性化近似方法,得到了光强的关联函数、功率谱以及含时矩的解析表达式,结果分析表明: 1) 抽运噪声和量子噪声的自关联时间τ1和τ2越大,光强的相对涨落λ(o)越小,表明色噪声使得线性化近似的适用范围扩大; 2) 光强关联函数λ(t)的初始斜率limt→0[dλ(t)/dt]=0,这一结果与白噪声情形显著不同,表明λ(t)出现初始平台现象的根源在于色噪声; 3) λ(t)随时间t的增加而衰减,随着τ2的增加,λ(t)的衰减被延缓,即量子色噪声将增加激光系统的统计涨落; 4) 光强功率谱为单峰,τ2对峰值频率和峰高均没有影响,但随着τ2的增加,S(ω)的峰形越来越尖锐; 5) 协方差K2(t)随时间t的增加而增大,说明K2(t)在较短的时间内达到饱和,随着τ2的增加,K2(t)减少,即K2(t)达到饱和的时间延长.(PA2)     

干涉型光纤传感器输入偏振态反馈控制的分析研究

光纤干涉仪中的偏振态保持或控制技术是干涉型光纤传感器研究中极为重要的一个问题.特别当干涉光的两臂中的偏振态正交时,干涉仪输出的干涉信号为零,这时传感信号将完全消失.这原则上可以采用保偏光纤技术解决,但目前保偏光纤和保偏光纤耦合器成本高、技术不完善,人们对光纤水声传感器等干涉型光纤传感器中的偏振衰落问题的解决一般采用低双折射率光纤加消偏振态衰落或偏振控制的方式.经过研究分析,可以认为光纤干涉仪中的两臂偏振态的变化总体效果等同于从第一只耦合器输入光波的偏振态变化,当该输入偏振态的变化等于光纤干涉仪中两臂偏振态的反变化时,输入偏振态补偿了干涉仪中的偏振变化,因此有可能通过控制输入端光纤的偏振态达到对光纤偏振控制的目的. 对光纤干涉仪输入偏振态的反馈控制机理做了较深入的理论分析,推导出反馈系统的反馈信号与输入偏振态的关系式,建立并根据系统闭环控制物理模型,分析了光纤偏振控制器电压初始值要求及该反馈系统可能存在的稳定点,对消偏振衰落系统的设计和制作有较大的指导意义.(PD12)     

红外超短脉冲技术的研究进展

红外超短脉冲在高温等离子体、强场物理等方面有极广泛的用途。介绍了红外超短脉冲研究的国内外发展状态,介绍了获得红外超短脉冲的几种方法。     

大F数硅微透镜阵列的制作及光学性能测试研究

提出了一种补偿刻蚀法 :在经过常规光刻热熔成形和离子束刻蚀技术制成的硅微透镜阵列上再涂敷几层光刻胶 ,以降低各单元微透镜的曲率 ,然后再次进行加热固化和离子束刻蚀。扫描电子显微镜 ( SEM)显示微透镜阵列为表面极为平缓的球冠形阵列 ,表面探针测试结果显示用补偿刻蚀法制作的微透镜的 F数和 F′数分别可达到 31.62和 35.88,而常规光刻热熔法很难制作出 F数和 F′数分别超过 1.0 0和 4 .0 0的微透镜阵列。光学填充因子也由常规方法的 64.3%提高至78.5% ,并且微透镜的点扩散函数也更接近理想值     

相变制冷复合镜研究

 提出一种新的复合式腔镜结构,利用硅镜（钼镜）和铜镜的优点,避免它们的缺点,可以有效地减小热畸变。对钼、铜复合镜作了与硅镜的对比实验。实验结果表明钼、铜复合镜的热畸变比硅镜的约小一半。     

紫外预电离TEA CO2激光器放电特性研究

结合电路分析了TEA CO2激光器的动态放电过程．综合考虑了气体放电中发生的电离、吸附及复合等碰撞过程,建立详细的参数模型,得到了电子密度、放电电流及放电电压随时间变化的波形,并将模拟结果与实验结果进行了对比;模拟并分析了放电回路中部分参量对放电特性的影响,获得了有利于激光器稳定放电的条件。