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RSS2007年 31卷 第3期
2007, 31(3): 225-227.
[摘要]
[PDF 764KB]
摘要:
为了得到高能量中红外激光输出,对电光调Q灯抽运1064nm Nd:YAG抽运复合腔砷酸钛氧钾(KTA)光学参变振荡器(OPO)作了实验研究,在工作频率1Hz时得到OPO输出单脉冲能量6mJ,信号光脉宽10ns,闲频光波长407nm,能量11mJ.在5Hz～40Hz范围单脉冲能量随重复频率增高而降低.实验中采用的复合腔抽运技术有利于提高转换效率,降低起振阈值.使用上述光源对中红外成像器件作实验,在成像系统监视器上观察到激光光斑.这一结果对中红外激光器的研究是有帮助的.
为了得到高能量中红外激光输出,对电光调Q灯抽运1064nm Nd:YAG抽运复合腔砷酸钛氧钾(KTA)光学参变振荡器(OPO)作了实验研究,在工作频率1Hz时得到OPO输出单脉冲能量6mJ,信号光脉宽10ns,闲频光波长407nm,能量11mJ.在5Hz～40Hz范围单脉冲能量随重复频率增高而降低.实验中采用的复合腔抽运技术有利于提高转换效率,降低起振阈值.使用上述光源对中红外成像器件作实验,在成像系统监视器上观察到激光光斑.这一结果对中红外激光器的研究是有帮助的.
2007, 31(3): 228-231,241.
摘要:
为了评价光学组合半导体激光器的输出光束性能,采用两种方法从理论上分析了光学组合半导体激光器的输出光束的光束传播因子.第1种方法与传统堆栈式半导体激光器的光束质量评价方法类似,通过几何光学得到光束束宽;第2种方法采用管芯光强分布的类高斯模型计算输出光束的二阶矩进而得到光束束宽,最后均得到输出光束的光束传播因子与激光条单元数及激光条包含管芯数的关系.进行了3个激光条组成的光学组合半导体激光器的实验,获得输出功率120W,功率密度209W/cm2,光束平均间距1.1mm,整体光束传播因子M2=197.对比了两种方法及实验结果.结果表明,这两种方法可以用来估算光学组合半导体激光器的输出光束质量.
为了评价光学组合半导体激光器的输出光束性能,采用两种方法从理论上分析了光学组合半导体激光器的输出光束的光束传播因子.第1种方法与传统堆栈式半导体激光器的光束质量评价方法类似,通过几何光学得到光束束宽;第2种方法采用管芯光强分布的类高斯模型计算输出光束的二阶矩进而得到光束束宽,最后均得到输出光束的光束传播因子与激光条单元数及激光条包含管芯数的关系.进行了3个激光条组成的光学组合半导体激光器的实验,获得输出功率120W,功率密度209W/cm2,光束平均间距1.1mm,整体光束传播因子M2=197.对比了两种方法及实验结果.结果表明,这两种方法可以用来估算光学组合半导体激光器的输出光束质量.
2007, 31(3): 232-234,245.
摘要:
为了分析利用双轴晶体KTP与LBO对1064nm与119nm激光和频产生589nm钠黄光时的最佳晶体长度和允许参量,对非线性波耦合方程进行推导,得出和频条件下的小讯号解和高转换效率下的稳态解,并由稳态解得出激光功率密度与晶体长度的关系.由相位匹配条件通过级数展开推导出双轴晶体在和频情况下的允许参量,并且给出了晶体的温度匹配条件.结果表明,选择合适长度的晶体,可以使得和频转换效率尽可能的提高,LBO Ⅰ类匹配和KTP ⅡA类匹配优于其它匹配类型,LBO在2.84℃能到达温度匹配.
为了分析利用双轴晶体KTP与LBO对1064nm与119nm激光和频产生589nm钠黄光时的最佳晶体长度和允许参量,对非线性波耦合方程进行推导,得出和频条件下的小讯号解和高转换效率下的稳态解,并由稳态解得出激光功率密度与晶体长度的关系.由相位匹配条件通过级数展开推导出双轴晶体在和频情况下的允许参量,并且给出了晶体的温度匹配条件.结果表明,选择合适长度的晶体,可以使得和频转换效率尽可能的提高,LBO Ⅰ类匹配和KTP ⅡA类匹配优于其它匹配类型,LBO在2.84℃能到达温度匹配.
2007, 31(3): 238-241.
摘要:
针对半导体侧面抽运固体激光晶体的温度分布问题,使用类高斯的非均匀发热模型,对LD侧面抽运棒状固体激光介质的温度分布问题进行了计算,推导并最终得到了侧面抽运情况下棒状激光晶体内温度分布的近似解析表达式.与以往的报道相比,所使用的类高斯发热模型比均匀发热模型更符合激光器的实际工作情况,使用该模型计算温度分布将得到更为精确的结果.
针对半导体侧面抽运固体激光晶体的温度分布问题,使用类高斯的非均匀发热模型,对LD侧面抽运棒状固体激光介质的温度分布问题进行了计算,推导并最终得到了侧面抽运情况下棒状激光晶体内温度分布的近似解析表达式.与以往的报道相比,所使用的类高斯发热模型比均匀发热模型更符合激光器的实际工作情况,使用该模型计算温度分布将得到更为精确的结果.
2007, 31(3): 253-256.
摘要:
为了进一步提高激光器输出功率,针对脉冲串工作的2kJ高能量钕玻璃固体激光器,采用有限差分法,对比研究了传统恒温水冷方式和采用传统水冷与加热控制相结合的新型热管理技术下的激光棒温度分布情况.结果表明,采用新型热管理技术可以降低激光棒内的温度梯度,确保高能量激光输出.
为了进一步提高激光器输出功率,针对脉冲串工作的2kJ高能量钕玻璃固体激光器,采用有限差分法,对比研究了传统恒温水冷方式和采用传统水冷与加热控制相结合的新型热管理技术下的激光棒温度分布情况.结果表明,采用新型热管理技术可以降低激光棒内的温度梯度,确保高能量激光输出.
2007, 31(3): 268-270,273.
摘要:
为了研究初始啁啾和初始输入功率对脉冲压缩的影响,运用对称分步傅里叶方法数值模拟了皮秒高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输过程.增大初始啁啾和输入功率可以得到更大的压缩因子,同时最佳光纤长度减小,它们之间基本成线性关系.并且在初始啁啾值和初始功率比较小时,在最佳光纤长度处,品质因子和压缩因子不是同时达到最大值.结果表明,若选取适当的光纤长度和初始峰值功率,可以实现啁啾脉冲在光子晶体光纤中的有效压缩.
为了研究初始啁啾和初始输入功率对脉冲压缩的影响,运用对称分步傅里叶方法数值模拟了皮秒高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输过程.增大初始啁啾和输入功率可以得到更大的压缩因子,同时最佳光纤长度减小,它们之间基本成线性关系.并且在初始啁啾值和初始功率比较小时,在最佳光纤长度处,品质因子和压缩因子不是同时达到最大值.结果表明,若选取适当的光纤长度和初始峰值功率,可以实现啁啾脉冲在光子晶体光纤中的有效压缩.
2007, 31(3): 271-273.
摘要:
为了研究非线性增益饱和效应对自锁模激光器超短脉冲输出的影响,采用Liapunov线性稳定性分析方法对描述自锁模激光输出的微分方程组进行了分析,得到了锁模定态存在的条件并讨论了各定态的稳定性.结果表明,当增益饱和能量小于一个特定值时,自锁模激光振荡器会同时存在两个锁模定态,其中能量较小的一个是稳定的,而且随着增益饱和能量的增大,此稳定自锁模态的能量增大、脉宽变窄,它应该是自锁模激光振荡器实际工作的状态.
为了研究非线性增益饱和效应对自锁模激光器超短脉冲输出的影响,采用Liapunov线性稳定性分析方法对描述自锁模激光输出的微分方程组进行了分析,得到了锁模定态存在的条件并讨论了各定态的稳定性.结果表明,当增益饱和能量小于一个特定值时,自锁模激光振荡器会同时存在两个锁模定态,其中能量较小的一个是稳定的,而且随着增益饱和能量的增大,此稳定自锁模态的能量增大、脉宽变窄,它应该是自锁模激光振荡器实际工作的状态.
2007, 31(3): 274-276.
摘要:
为了求得用于研究双包层光纤激光器输出特性的更为精确的解析解,根据稳态速率方程组,针对典型的双包层光纤激光器参量,在估计了上能级粒子再发射项和抽运光产生的影响后,采用保留再发射贡献主导部分的办法以提高可积分近似方程的精确度,明确地提出了要获得光纤激光器输出功率的解析表达式的关键在于求出损耗系数与光场乘积的积分值,简洁地求得了输出功率和抽运光斜线效率的显函数解析表达式,并对其相关问题进行了讨论,以915nm,920nm和975nm的抽运光为例,当输出激光为1090nm时,得出975nm抽运光产生的斜率效率最高并可高达约87%.结果表明,所得解析解适用于研究腔长范围更广的光纤激光器的输出特性.
为了求得用于研究双包层光纤激光器输出特性的更为精确的解析解,根据稳态速率方程组,针对典型的双包层光纤激光器参量,在估计了上能级粒子再发射项和抽运光产生的影响后,采用保留再发射贡献主导部分的办法以提高可积分近似方程的精确度,明确地提出了要获得光纤激光器输出功率的解析表达式的关键在于求出损耗系数与光场乘积的积分值,简洁地求得了输出功率和抽运光斜线效率的显函数解析表达式,并对其相关问题进行了讨论,以915nm,920nm和975nm的抽运光为例,当输出激光为1090nm时,得出975nm抽运光产生的斜率效率最高并可高达约87%.结果表明,所得解析解适用于研究腔长范围更广的光纤激光器的输出特性.
2007, 31(3): 295-297,305.
摘要:
为了验证柯林斯公式的一种近似计算方法,对光波通过方形孔径光阑及一薄透镜时的衍射图像进行理论计算,并与实验结果进行比较.研究结果表明,理论计算与实验结果一致.利用该方法对透镜的焦距进行了测量,将测量结果与传统方法测得的焦距进行比较,两者误差不到1%.
为了验证柯林斯公式的一种近似计算方法,对光波通过方形孔径光阑及一薄透镜时的衍射图像进行理论计算,并与实验结果进行比较.研究结果表明,理论计算与实验结果一致.利用该方法对透镜的焦距进行了测量,将测量结果与传统方法测得的焦距进行比较,两者误差不到1%.
2007, 31(3): 298-300,321.
摘要:
为了研究掺镱双包层高功率光纤激光器的结构参量对喇曼效应的影响,利用数值模拟方法求解有关抽运光、激光和斯托克斯波的稳态速率方程组,得到了激光和斯托克斯波在光纤轴向的分布特性,以及喇曼阈值抽运功率与光纤激光器结构参量的关系.结果表明,当光纤激光器采用大模面积、短腔长、小斯托克斯波辐射截面和长激光波长的结构参量时,能显著提高喇曼阈值抽运功率,降低喇曼效应.
为了研究掺镱双包层高功率光纤激光器的结构参量对喇曼效应的影响,利用数值模拟方法求解有关抽运光、激光和斯托克斯波的稳态速率方程组,得到了激光和斯托克斯波在光纤轴向的分布特性,以及喇曼阈值抽运功率与光纤激光器结构参量的关系.结果表明,当光纤激光器采用大模面积、短腔长、小斯托克斯波辐射截面和长激光波长的结构参量时,能显著提高喇曼阈值抽运功率,降低喇曼效应.
2007, 31(3): 317-321.
摘要:
为了研究如何产生2μm 激光,提出将KTA晶体用于光参变振荡来产生2μm 激光的方法,通过对比KTA与KTP晶体的非线性性能,从理论上论证了该方法的可行性;并从光学频率变换所遵循的能量守恒与动量守恒出发,利用KTA晶体的Sellmeier方程、根据折射率椭球方程计算出了晶体的切割角度,绘制出了角度调谐和波长的关系曲线图;比较了两种切割方式下的晶体有效非线性系数的大小,通过比较,得出φ=0°,θ=48.37°切割的晶体具有更好的非线性特性的结论;并对该晶体的走离角、允许角、可接受带宽进行了计算,解决了KTA-OPO设计的最基本问题,为下一步的试验工作开展打下了基础.
为了研究如何产生2μm 激光,提出将KTA晶体用于光参变振荡来产生2μm 激光的方法,通过对比KTA与KTP晶体的非线性性能,从理论上论证了该方法的可行性;并从光学频率变换所遵循的能量守恒与动量守恒出发,利用KTA晶体的Sellmeier方程、根据折射率椭球方程计算出了晶体的切割角度,绘制出了角度调谐和波长的关系曲线图;比较了两种切割方式下的晶体有效非线性系数的大小,通过比较,得出φ=0°,θ=48.37°切割的晶体具有更好的非线性特性的结论;并对该晶体的走离角、允许角、可接受带宽进行了计算,解决了KTA-OPO设计的最基本问题,为下一步的试验工作开展打下了基础.
2007, 31(3): 235-237.
摘要:
为了研究多波长啁啾光纤光栅叠栅的反射和时延特性,提出多波长啁啾光纤光栅叠栅的耦合模理论方法,得到波长间隔Δλ=1.6nm的4波长和8波长的啁啾叠栅的反射谱和时延特性的数值分析结果,并设计了波长间隔Δλ=0.4nm的8波长的啁啾叠栅,数值分析结果与实验结果非常一致.结果表明,多波长啁啾光纤光栅叠栅的耦合模理论是可靠的,可用来分析其各种特性,此方法对多波长啁啾叠栅的设计和制作具有重要的参考价值.
为了研究多波长啁啾光纤光栅叠栅的反射和时延特性,提出多波长啁啾光纤光栅叠栅的耦合模理论方法,得到波长间隔Δλ=1.6nm的4波长和8波长的啁啾叠栅的反射谱和时延特性的数值分析结果,并设计了波长间隔Δλ=0.4nm的8波长的啁啾叠栅,数值分析结果与实验结果非常一致.结果表明,多波长啁啾光纤光栅叠栅的耦合模理论是可靠的,可用来分析其各种特性,此方法对多波长啁啾叠栅的设计和制作具有重要的参考价值.
2007, 31(3): 242-245.
摘要:
为了解决空间光通信系统中调制功率受限的问题,以空间光通信为背景,利用准静态保角变换原理对具有高光损伤阈值的MgO:LiNbO3集成波导外调制器进行了电极优化设计.对高功率激光在波导中的传播进行了仿真.基于仿真结果,分析了非线性效应所带来的影响,确定了器件最大输入光功率.该项研究对空间光通信等需要高速大功率激光调制技术的领域提供了有益的参考.
为了解决空间光通信系统中调制功率受限的问题,以空间光通信为背景,利用准静态保角变换原理对具有高光损伤阈值的MgO:LiNbO3集成波导外调制器进行了电极优化设计.对高功率激光在波导中的传播进行了仿真.基于仿真结果,分析了非线性效应所带来的影响,确定了器件最大输入光功率.该项研究对空间光通信等需要高速大功率激光调制技术的领域提供了有益的参考.
2007, 31(3): 246-249.
摘要:
为了研究高效的宽带三次谐波转换技术,采用了分步傅里叶变换和四阶龙格-库塔法对CsLiB6O10(CLBO)晶体的宽带三倍频过程进行了数值模拟,分析了单倍单混和单倍双混模式下三倍频转换效率随入射基频光强度、频谱带宽的变化关系,并与KDP晶体的宽带三倍频转换特性进行了对比.在强度为3GW/cm2的0阶超高斯脉冲入射下,得到单倍双混模式下三倍频转换效率达到60%时对应的频谱宽度为650GHz,这与利用KDP晶体在相同条件下获得的频谱宽度相比,提高了近250GHz.研究结果表明,在单倍双混模式下使用CLBO晶体作为频率转换的非线性晶体可以有效地提高宽带三倍频的转换效率.
为了研究高效的宽带三次谐波转换技术,采用了分步傅里叶变换和四阶龙格-库塔法对CsLiB6O10(CLBO)晶体的宽带三倍频过程进行了数值模拟,分析了单倍单混和单倍双混模式下三倍频转换效率随入射基频光强度、频谱带宽的变化关系,并与KDP晶体的宽带三倍频转换特性进行了对比.在强度为3GW/cm2的0阶超高斯脉冲入射下,得到单倍双混模式下三倍频转换效率达到60%时对应的频谱宽度为650GHz,这与利用KDP晶体在相同条件下获得的频谱宽度相比,提高了近250GHz.研究结果表明,在单倍双混模式下使用CLBO晶体作为频率转换的非线性晶体可以有效地提高宽带三倍频的转换效率.
2007, 31(3): 250-252,256.
摘要:
为了研究CuO的不同掺杂浓度对表面等离子共振角的影响,提出一种新型的棱镜耦合法Ag-SnO2(掺杂CuO)复合膜表面等离子共振光学传感器结构.采用射频反应溅射法在清洗处理后的金红石棱镜上依次制备Ag膜(50nm),SnO2膜(50nm),CuO和SnO2膜(50nm)4层膜结构,CuO的厚度依其不同的掺杂体积分数的不同而不同,经过退火实现SnO2薄膜的掺杂得到复合膜.以He-Ne激光62.8nm为入射激励光源,通过采用表面等离子共振实验方法,CuO的掺杂体积分数分别为0,0.01和0.05时,得到共振角分别为59.61°,60.52°和61.3°的结果.结果表明,CuO掺杂的体积分数越大,表面等离子共振的共振角越大.
为了研究CuO的不同掺杂浓度对表面等离子共振角的影响,提出一种新型的棱镜耦合法Ag-SnO2(掺杂CuO)复合膜表面等离子共振光学传感器结构.采用射频反应溅射法在清洗处理后的金红石棱镜上依次制备Ag膜(50nm),SnO2膜(50nm),CuO和SnO2膜(50nm)4层膜结构,CuO的厚度依其不同的掺杂体积分数的不同而不同,经过退火实现SnO2薄膜的掺杂得到复合膜.以He-Ne激光62.8nm为入射激励光源,通过采用表面等离子共振实验方法,CuO的掺杂体积分数分别为0,0.01和0.05时,得到共振角分别为59.61°,60.52°和61.3°的结果.结果表明,CuO掺杂的体积分数越大,表面等离子共振的共振角越大.
2007, 31(3): 277-280.
摘要:
为了了解光波在一维光子晶体的传输特性,利用传输矩阵方法进行了数值模拟,并研究了缺陷层厚度对缺陷模偏振特性的影响.结果表明,入射角的变化对光子晶体的禁带及缺陷模影响较大,它们都随入射角的增大向高频(短波)方向移动,s偏振的禁带宽度逐渐增宽而p偏振的禁带宽度变化不明显,p偏振的缺陷模频移较s偏振的稍大.随着入射角的增大,s偏振的缺陷模越来越细、品质因子逐渐增大,而p偏振的缺陷模变化趋势则刚好相反.
为了了解光波在一维光子晶体的传输特性,利用传输矩阵方法进行了数值模拟,并研究了缺陷层厚度对缺陷模偏振特性的影响.结果表明,入射角的变化对光子晶体的禁带及缺陷模影响较大,它们都随入射角的增大向高频(短波)方向移动,s偏振的禁带宽度逐渐增宽而p偏振的禁带宽度变化不明显,p偏振的缺陷模频移较s偏振的稍大.随着入射角的增大,s偏振的缺陷模越来越细、品质因子逐渐增大,而p偏振的缺陷模变化趋势则刚好相反.
2007, 31(3): 285-287.
摘要:
为了修正紫外偏光镜透射光束偏离角,提出了一种新的设计思路,通过改变冰洲石一端的结构角来实现透射光束无偏离.以0nm波长为例,给出了修正角与结构角的关系式;还研究了透射光束的偏离角与波长的关系,并通过数值计算软件进行了分析.结果表明,在240nm～410nm的波段内,改进形式的紫外偏光镜透射光束偏离角小于0.04°.
为了修正紫外偏光镜透射光束偏离角,提出了一种新的设计思路,通过改变冰洲石一端的结构角来实现透射光束无偏离.以0nm波长为例,给出了修正角与结构角的关系式;还研究了透射光束的偏离角与波长的关系,并通过数值计算软件进行了分析.结果表明,在240nm～410nm的波段内,改进形式的紫外偏光镜透射光束偏离角小于0.04°.
2007, 31(3): 311-313.
摘要:
为了消除入射光的偏振态变化对相干系统的负面影响,一种有效的方法就是对入射光进行退偏处理.利用液晶随着液晶分子取向的偏转,光沿z轴传播的折射率n发生变化的特性,可通过改变外加电压可以任意控制液晶各点的偏振态,从而能够实现任意偏振输出.报道了一种由两片液晶片组合而成的新型单色退偏振器,理论研究了利用液晶的偏振特性对单色光进行退偏原理.实验结果表明,这种退偏振器对入射光偏振方向不敏感,可对任意偏振态或偏振态随时间变化的连续或者脉冲入射单色光进行完全退偏.可用于惯性约束聚变激光驱动器光纤前端系统中以消除偏振变化对系统的影响.
为了消除入射光的偏振态变化对相干系统的负面影响,一种有效的方法就是对入射光进行退偏处理.利用液晶随着液晶分子取向的偏转,光沿z轴传播的折射率n发生变化的特性,可通过改变外加电压可以任意控制液晶各点的偏振态,从而能够实现任意偏振输出.报道了一种由两片液晶片组合而成的新型单色退偏振器,理论研究了利用液晶的偏振特性对单色光进行退偏原理.实验结果表明,这种退偏振器对入射光偏振方向不敏感,可对任意偏振态或偏振态随时间变化的连续或者脉冲入射单色光进行完全退偏.可用于惯性约束聚变激光驱动器光纤前端系统中以消除偏振变化对系统的影响.
2007, 31(3): 314-316.
摘要:
为了探索一种简单有效的复色光退偏方法以及偏光探测技术的发展,利用斯托克斯矢量和米勒矩阵分析了波片和旋转器组合对复色光的退偏效应,导出了斯托克斯矢量的具体形式,阐述了复色光的退偏机理.通过计算讨论了偏振光的偏振方向和旋转器的旋转角对退偏情况的影响.结果表明,这种退偏器其退偏效果更加理想,对退偏器的设计与研究具有一定的参考价值.
为了探索一种简单有效的复色光退偏方法以及偏光探测技术的发展,利用斯托克斯矢量和米勒矩阵分析了波片和旋转器组合对复色光的退偏效应,导出了斯托克斯矢量的具体形式,阐述了复色光的退偏机理.通过计算讨论了偏振光的偏振方向和旋转器的旋转角对退偏情况的影响.结果表明,这种退偏器其退偏效果更加理想,对退偏器的设计与研究具有一定的参考价值.
2007, 31(3): 249-249.
摘要:
德国的ELS Elektronik Laser System公司最近研制出二极管抽运薄片Yb:YAG激光器,通过LBO非线性晶体倍频,输出波长515nm的绿光,连续输出功率大于50W,TEM00模,光束质量21.1。而按传统方法设计的倍频固体激光器,其输出功率只有它的一半。
德国的ELS Elektronik Laser System公司最近研制出二极管抽运薄片Yb:YAG激光器,通过LBO非线性晶体倍频,输出波长515nm的绿光,连续输出功率大于50W,TEM00模,光束质量21.1。而按传统方法设计的倍频固体激光器,其输出功率只有它的一半。
2007, 31(3): 257-261.
摘要:
为了研究激光与靶材相互作用过程中存在的冲量传递问题,采用悬摆法和光电测速法相结合的测量方法,用于激光支持爆轰波对靶冲量耦合作用的实验测试研究.在考虑空气浮力、阻力、线重等因素后,建立合理的空气阻力模型,并根据功能原理和转动定理,得到了符合实际情况的悬摆运动方程,进而通过实验验证了摆运动方程的正确性.结果表明,该测试方法所得实验结果与BASS和CAI给出的实验结果基本一致.
为了研究激光与靶材相互作用过程中存在的冲量传递问题,采用悬摆法和光电测速法相结合的测量方法,用于激光支持爆轰波对靶冲量耦合作用的实验测试研究.在考虑空气浮力、阻力、线重等因素后,建立合理的空气阻力模型,并根据功能原理和转动定理,得到了符合实际情况的悬摆运动方程,进而通过实验验证了摆运动方程的正确性.结果表明,该测试方法所得实验结果与BASS和CAI给出的实验结果基本一致.
2007, 31(3): 262-264.
摘要:
为了研究在准分子激光刻蚀聚合物的过程中避免经常往复更换不同大小而形状相同的掩模的实验操作,保证实验的连续性和结果的真实性和可靠性,在实验的加工系统中基于变焦距系统的原理采用引入一个变焦物镜代替原来系统中普通物镜的方法,取得了一个准分子激光刻蚀可变焦光路系统.采用ZEMAX软件设计一个可变焦物镜镜头并分析了它的成像质量.经过ZEMAX软件的模拟,结果表明,此变焦镜头成像质量基本达到要求,缩小倍率在0.15～0.24范围内可连续变化.因此,使用这个变焦物镜,在同样的实验条件下,可以采用同一片掩模而不再往复更换掩模就可蚀刻出大小不同的结构;同时由于不再经常需要中断实验过程,保证了实验结果的真实性.该技术在激光蚀刻中有很大的可行性.
为了研究在准分子激光刻蚀聚合物的过程中避免经常往复更换不同大小而形状相同的掩模的实验操作,保证实验的连续性和结果的真实性和可靠性,在实验的加工系统中基于变焦距系统的原理采用引入一个变焦物镜代替原来系统中普通物镜的方法,取得了一个准分子激光刻蚀可变焦光路系统.采用ZEMAX软件设计一个可变焦物镜镜头并分析了它的成像质量.经过ZEMAX软件的模拟,结果表明,此变焦镜头成像质量基本达到要求,缩小倍率在0.15～0.24范围内可连续变化.因此,使用这个变焦物镜,在同样的实验条件下,可以采用同一片掩模而不再往复更换掩模就可蚀刻出大小不同的结构;同时由于不再经常需要中断实验过程,保证了实验结果的真实性.该技术在激光蚀刻中有很大的可行性.
2007, 31(3): 265-267,280.
摘要:
为了更确切地认识光在生物组织内的传输规律,通过实验测量研究了鸡肌肉组织和猪脂肪组织切片的光透射特性.结果表明,激光束经过肌肉组织后,能在远场处产生明显的衍射条纹.为了解释这种衍射现象,将衍射效应考虑进辐射传输模型,对辐射传输理论进行了修正.修正后的辐射传输理论不仅能定性地说明肌肉组织衍射现象的成因,而且其数值结果与实验现象吻合较好,说明了修正后辐射传输理论的正确性.
为了更确切地认识光在生物组织内的传输规律,通过实验测量研究了鸡肌肉组织和猪脂肪组织切片的光透射特性.结果表明,激光束经过肌肉组织后,能在远场处产生明显的衍射条纹.为了解释这种衍射现象,将衍射效应考虑进辐射传输模型,对辐射传输理论进行了修正.修正后的辐射传输理论不仅能定性地说明肌肉组织衍射现象的成因,而且其数值结果与实验现象吻合较好,说明了修正后辐射传输理论的正确性.
2007, 31(3): 281-284,329.
摘要:
为了对高功率激光与液体物质作用时产生的激光泡溃灭辐射声波的声谱特性进行实验研究,采用压电陶瓷水听器测量了不同情况下的激光泡溃灭声波,对采集的信号经过傅里叶变换后得到相应的声谱进行谱分析.结果表明,激光泡半径大小对应着不同的声波频率,泡半径大的,声波频率较低.这一结果对空化噪声的理论与应用研究是有帮助的.
为了对高功率激光与液体物质作用时产生的激光泡溃灭辐射声波的声谱特性进行实验研究,采用压电陶瓷水听器测量了不同情况下的激光泡溃灭声波,对采集的信号经过傅里叶变换后得到相应的声谱进行谱分析.结果表明,激光泡半径大小对应着不同的声波频率,泡半径大的,声波频率较低.这一结果对空化噪声的理论与应用研究是有帮助的.
2007, 31(3): 288-290,294.
摘要:
为了提高再现像质量,对数字全息常见算法进行了比较研究.根据全息理论和线性系统理论,研究了利用菲涅耳近似法和基于瑞利-索末菲衍射积分的卷积法数值重建离轴无透镜傅里叶变换全息的方法,并做了计算机模拟.结果表明,在记录距离很短的情况下,尽管记录距离不满足通常的菲涅耳近似条件,菲涅耳近似公式仍然成立;自由空间脉冲响应的快速傅里叶变换在不同的记录距离性质不同,由瑞利-索末菲衍射积分利用卷积方法得到的再现像质不理想;对于离轴无透镜傅里叶变换全息显微来说,菲涅耳近似重建方法优于卷积方法.
为了提高再现像质量,对数字全息常见算法进行了比较研究.根据全息理论和线性系统理论,研究了利用菲涅耳近似法和基于瑞利-索末菲衍射积分的卷积法数值重建离轴无透镜傅里叶变换全息的方法,并做了计算机模拟.结果表明,在记录距离很短的情况下,尽管记录距离不满足通常的菲涅耳近似条件,菲涅耳近似公式仍然成立;自由空间脉冲响应的快速傅里叶变换在不同的记录距离性质不同,由瑞利-索末菲衍射积分利用卷积方法得到的再现像质不理想;对于离轴无透镜傅里叶变换全息显微来说,菲涅耳近似重建方法优于卷积方法.
2007, 31(3): 322-325,332.
摘要:
为了研究二元误差扩散算法,采用计算机仿真的方法产生光栅模板用于位相测量轮廓术,分析误差扩散点数和误差分配系数对编码方法和测量精度的影响.结果表明,应用3种常见的误差分配系数用于产生正弦光场都具有较高的测量精度,三者间没有显著性差异.误差扩散点数对编码方法和相位测量精度的影响较小.实验证明,采用误差扩散编码后,系统综合误差可以控制在1%的等效波长以内,验证了二元误差扩散方法的可行性与精确性.
为了研究二元误差扩散算法,采用计算机仿真的方法产生光栅模板用于位相测量轮廓术,分析误差扩散点数和误差分配系数对编码方法和测量精度的影响.结果表明,应用3种常见的误差分配系数用于产生正弦光场都具有较高的测量精度,三者间没有显著性差异.误差扩散点数对编码方法和相位测量精度的影响较小.实验证明,采用误差扩散编码后,系统综合误差可以控制在1%的等效波长以内,验证了二元误差扩散方法的可行性与精确性.
2007, 31(3): 326-329.
摘要:
为了减小焊接变形,优化焊接工艺,需要准确预测激光焊接过程中温度场的分布情况,使用有限元模拟来预测温度场的分布是一种较好的方法.通过分析和总结激光焊接过程有限元模拟和理论分析的研究现状,以平板的焊接为例,建立了物理模型,并利用ABAQUS进行了激光焊接三维温度场的有限元模拟,讨论了模型的网格划分、边界条件及其模拟结果的后处理.模拟结果可以给出试件上任意一点任意时刻的温度情况,在激光功率为2000W、焊接速度为20mm/s的参数下模拟焊接2mm厚的A3钢板.结果表明,最高温度为3100℃左右,距焊接中心横向mm处A点的最高温度为150℃左右,与相同参数条件下的实验结果基本一致,说明有限元模拟可以准确预测焊接过程的温度场分布情况.
为了减小焊接变形,优化焊接工艺,需要准确预测激光焊接过程中温度场的分布情况,使用有限元模拟来预测温度场的分布是一种较好的方法.通过分析和总结激光焊接过程有限元模拟和理论分析的研究现状,以平板的焊接为例,建立了物理模型,并利用ABAQUS进行了激光焊接三维温度场的有限元模拟,讨论了模型的网格划分、边界条件及其模拟结果的后处理.模拟结果可以给出试件上任意一点任意时刻的温度情况,在激光功率为2000W、焊接速度为20mm/s的参数下模拟焊接2mm厚的A3钢板.结果表明,最高温度为3100℃左右,距焊接中心横向mm处A点的最高温度为150℃左右,与相同参数条件下的实验结果基本一致,说明有限元模拟可以准确预测焊接过程的温度场分布情况.
2007, 31(3): 330-332.
摘要:
为了对光掩模版亮场缺陷进行修补,采用激光化学气相沉积的方法,利用功率密度为1.3×108W/cm2的55nm紫外激光诱导Cr(CO)6分解,在1.5s内获得了光掩模亮场区域附着力强、消光比高的金属Cr膜.结果表明,在开放的环境下,采用高功率密度、短作用时间的方法能够得到高质量的沉积薄膜,满足了微电子行业中对掩模版修复的要求.
为了对光掩模版亮场缺陷进行修补,采用激光化学气相沉积的方法,利用功率密度为1.3×108W/cm2的55nm紫外激光诱导Cr(CO)6分解,在1.5s内获得了光掩模亮场区域附着力强、消光比高的金属Cr膜.结果表明,在开放的环境下,采用高功率密度、短作用时间的方法能够得到高质量的沉积薄膜,满足了微电子行业中对掩模版修复的要求.
2007, 31(3): 333-336.
摘要:
为了研究多程放大系统中的透镜倾斜对系统像差影响,采用在商用光学设计软件ZEMAX中建模进行光线追迹结合实验验证的方法,得到了初步分析结果.结果表明,在此类多程放大系统中,对远场能量集中度有较大影响的几种像差主要由透镜离轴倾斜使用造成的,其中离轴四程透镜的影响较大,而且离轴四程透镜的倾斜角度对整个多程系统输出的波前影响并非是线性上升.对校正装置的系统输出波前畸变及今后类似光路的优化设计有一定参考意义.
为了研究多程放大系统中的透镜倾斜对系统像差影响,采用在商用光学设计软件ZEMAX中建模进行光线追迹结合实验验证的方法,得到了初步分析结果.结果表明,在此类多程放大系统中,对远场能量集中度有较大影响的几种像差主要由透镜离轴倾斜使用造成的,其中离轴四程透镜的影响较大,而且离轴四程透镜的倾斜角度对整个多程系统输出的波前影响并非是线性上升.对校正装置的系统输出波前畸变及今后类似光路的优化设计有一定参考意义.
2007, 31(3): 291-294.
摘要:
综述了半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模光抽运垂直外腔面发射半导体激光器的理论,分析总结了相关实验技术手段,对SESAM锁模OP-VECSELs的最新研究成果作了介绍.
综述了半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模光抽运垂直外腔面发射半导体激光器的理论,分析总结了相关实验技术手段,对SESAM锁模OP-VECSELs的最新研究成果作了介绍.
2007, 31(3): 301-305.
摘要:
综述了短脉冲激光清洗细微颗粒技术的研究进展状况,介绍了其研究背景和基本理论模型;阐述了它的应用成果,包括短脉冲激光清洗细微颗粒的"干式"清洗技术和"液膜"清洗技术;总结了该技术对细微颗粒清洗效果的影响因素及规律;并展望了该技术今后的发展方向.
综述了短脉冲激光清洗细微颗粒技术的研究进展状况,介绍了其研究背景和基本理论模型;阐述了它的应用成果,包括短脉冲激光清洗细微颗粒的"干式"清洗技术和"液膜"清洗技术;总结了该技术对细微颗粒清洗效果的影响因素及规律;并展望了该技术今后的发展方向.
2007, 31(3): 306-310,313.
摘要:
综述了激光点火技术的原理、系统组成及最新进展.讨论了影响激光点火的因素.提出了一种小型化激光多点点火系统构想,将微机械光开关、微机械分光器等微电子机械系统器件引进到激光点火系统中,提高了激光点火系统的安全性,减小了体积.指出现阶段激光点火技术遇到的困难,未来研究工作应关注点火过程的理论研究及降低点火能量阈值的方法.
综述了激光点火技术的原理、系统组成及最新进展.讨论了影响激光点火的因素.提出了一种小型化激光多点点火系统构想,将微机械光开关、微机械分光器等微电子机械系统器件引进到激光点火系统中,提高了激光点火系统的安全性,减小了体积.指出现阶段激光点火技术遇到的困难,未来研究工作应关注点火过程的理论研究及降低点火能量阈值的方法.
