半导体激光器与半锥形多模光纤耦合效率的分析

结合半导体激光器和多模光纤的特性,通过对高斯光束的发散特性的分析,利用光线迹踪法,从数值上得到半导体激光器与半锥形多模光纤耦合效率与锥形结构的关系,为制造半锥形多模光纤提供了理论依据,给出了一种易实现、高耦合效率的耦合新方法.

利用激光多普勒外差原理对振动物体测量及分析

为了测量低频振动物体频率和振幅,采用激光多普勒测量和外差相干检测方法,建立一个利用激光外差干涉技术测量多普勒效应的实验,进行了理论分析和实验验证,取得了频率标准偏差数据。结果表明,系统检测物体振动频率,并对振源频率500Hz进行测量并且验证有效性,测量标准偏差小于5.6×10^(-8);系统信号探测强度和物体振幅呈线性关系,证明随压电陶瓷电压降低探测振幅强度减小。这一结果对了解振动目标特性是有帮助的。

3～4μm光参量振荡器中双轴晶体计算的新方法

提出了一种光参量振荡器 (OPO)中基于调谐范围中心波长处满足相位匹配条件的KTP晶体计算的新方法 ;该方法通过求出的相位匹配点对有效非线性系数进行数值计算 ,找出有效非线性系数的最大值 ,从而求出该点对应的相位角θ和方位角φ,确定出晶体的切割角 .

大功率半导体激光器远场光分布特性

对于以TM模工作的大功率半导体激光器,基于偏轴高斯光束模型,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,讨论了bar型半导体激光器的远场光分布特性,给出了bar型半导体激光器的远场光强分布模型及数值仿真结果.仿真结果表明,大功率半导体激光器的矢量光场和标量光场的光强分布有一定差异,光强误差随光波的传输距离的增加而减小,随着垂直于结方向的坐标的增大,误差也增大;bar型半导体激光器的远场光斑随着距离增加,光斑分别呈分离状、开始交叠、甚至出现平顶.该远场分布模型为定量描述bar型大功率半导体激光器的远场分布、合理设计光学整形系统以及正确评价光束质量提供了重要依据.

共线型声光可调谐滤波器非互易效应研究

通过创建超声频率与衍射效率的动态方程,分析了声光器件在不同射频驱动频率下衍射效率的分布情况,并给出相应表达式.提出了在100MHz射频处也存在与高于1GHz处类似非互易现象.进一步通过比例系数δF/ΔF的引入,在此基础上分别利用波长532nm和632.8nm激光器,在二氧化碲晶体中进行非互易效应实验.实验得到传输带宽改变达到总衍射带宽的50%～60%,与理论计算值基本吻合.研究结果表明,实际中可将非互易效应大规模应用于包括定向耦合器(光路由器)在内的光电器件的开发.

粗糙目标合成孔径激光雷达信号仿真

建立粗糙表面的蒙特卡罗模型,研究目标表面高度起伏对光外差信号的调制效应,对不同粗糙程度的目标引起的退相干效应进行定量分析,给出光外差信号恶化与粗糙目标表面参量的定量关系.结果表明:当相关长度为100λ,光外差信号随着高度起伏均方根的增大而减小,当高度起伏均方根超过0.2λ时,光外差信号非常微弱;当均方根高度起伏为0.1λ时,光外差信号随相关长度的减小而减小,给光外差探测造成困难.

粗糙目标光外差信号特性对探测阈值的影响

传统目标回波光外差探测使用高斯分布等简单模型来描述,这常常导致判决误差.笔者提出利用多项式对实际目标测量数据进行拟合,给出较准确的概率分布曲线.通过对某装甲车表面样块多组测量数据的统计分析显示,利用多项式拟合来确定判决阈值,比起用简单的高斯分布来确定阈值,可以获得更高的检测概率和更低的误警概率.研究表明,对实测中频信号的统计直方图进行多项式拟合,有利于精确设置探测阈值,可以使检测概率提高6.02%,误警概率降低7.7%.文中结果为粗糙面回波外差探测系统设计提供定量参考,也为探测系统性能评估仿真提供依据.

3～5μm角度调谐LiNbO_3光参量振荡器的理论设计

对 3～ 5 μm角度调谐 Li Nb O3 光参量振荡器给出了完整的理论设计过程 ,用动量和能量守恒分别计算给出了角度调谐曲线、有效非线性系数和参量增益曲线 ,确定了光参量振荡器的相位匹配方式和晶体的切割角 ;根据参量光输出变化范围计算了晶体的接收角和光波走离角 。

全反射棱镜式激光陀螺腔长控制过程研究

针对全反射棱镜式激光陀螺采取的加热腔道气体控制腔长的原理,利用建模软件PRO-E建立分析模型,有限元分析软件Ansys对跳模过程进行热分析,发现并总结影响全反射棱镜式激光陀螺稳定单模工作的因素,并对减少跳模时间和提高加热效率提出了建议。

声光调制器换能器阵列远场声束特性研究

根据亥姆霍兹方程的远场解，为使声光调制器（AOM）换能器在输出平面上声压输出的分布模式较好，衍射光能的传输特性更好，该文研究并提出了换能器的远距离分布模型。基于该理论模型，仿真分析了远场声束截面声强分布、传输中心轴声强分布及声束束宽等换能器相关特性，并利用计算激光衍射效率的方案进行实验验证。实验表明，测试数据与该理论模型吻合，在90％的能量区域内，理论模型拟合测试数据的误差低于5％，实验条件下声光晶体在2．08mm≤z≤3．43mm（z为晶体中传输距离）范围内具有最佳模式转化效率。利用此模型可确定声光器件中晶体最优衍射率区域。

一种多模泛函叠加态光场的等幂次高次和压缩

依据量子力学中态的叠加原理,构造了由5个多模泛函相干态的线性叠加所组成的一种五态叠加多模泛函叠加态光场.利用多模压缩态理论,研究了该态的广义非线性等幂次高次和压缩特性.结果表明,在一定的条件下,该态的第一正交相位分量(即广义磁场分量)和第二正交相位分量(即广义电场分量)分别呈现出周期性变化的广义非线性等幂次高次和压缩效应.

基于探测器阵列的空间光通信大气湍流补偿技术(特邀)

星地相干光通信系统中,为了补偿大气湍流随机扰动造成的信号光波前畸变,提出了一种基于双探测器阵列和随机并行梯度下降算法的波前相干补偿技术。以区域光强度比作为光束评价标准,搭建了信号光波前补偿与解调一体的光通信仿真系统,并利用65阶Zernike多项式模拟大气湍流波前畸变。仿真系统采用正交相移键控调制方式,数据传输速率为10 Gbps。仿真结果表明,当误码率为10-9时,通信系统所要求的每比特光子数降低为原来的65.6%,当每比特光子数为14时,误码率降低为原来的2.6%。基于双探测器阵列的波前补偿技术可以补偿信号光波前畸变,降低光通信系统的误码率,为星地光通信链路的信号传输提供保障。

目标粗糙对合成孔径激光雷达回波的退相干效应

本文研究了目标表面粗糙对回波信号探测的影响,通过蒙特卡罗方法建立一维和二维目标高斯随机粗糙面模型,并对目标回波信号的探测过程进行仿真,研究目标表面粗糙对中频信号的影响.还进行了粗糙面和光滑面两组光外差探测实验,验证目标粗糙对合成孔径激光雷达回波信号严重的"退相干"效应.同时,采用数字波前分析仪对探测器处本振光和信号光波前分别进行检测,检测结果与仿真一致,证明粗糙面回波相位畸变严重.文中研究结果对设计光源参数、接收系统参数以及评估系统作用距离奠定基础,为合成孔径激光雷达系统设计提供定量参考.

激光外差干涉中声光器件非互易特性研究

针对声光器件存在的非互易现象导致光强衰减影响衍射效率并降低激光外差干涉效率的问题,进行了一种基于声光驱动100MHz时声光器件非互易效应对激光外差干涉影响的研究。以光束衍射实验为主体,结合光阑、TeO2晶体对声光器件非互易值进行测量,利用光功率计获得测量过程中的器件非互易数值,在不同驱动频率下分析衍射效率分布情况;并利用100MHz的声光调制器(AOM)进行激光外差干涉实验,判断声光器件非互易效应对外差中频信号的影响。实验表明,在AOM中心频率为100～105MHz情况下,利用非互易进行激光外差干涉实验,外差信号功率从+13dBm增加到+21dBm。结果表明,射频在100MHz时声光器件中存在非互易效应,利用非互易效应可有效提高激光外差干涉效率。

大功率激光二极管与多模光纤耦合效率分析

提出了一种用于大功率激光二极管与多模光纤耦合的新颖的铲形整形系统 ,详细分析了铲形光纤端头不同的切割角度、切割深度以及耦合距离对激光二极管与铲形光纤耦合效率的影响。提出了一种计算该系统耦合效率的方法 ,同时给出了耦合效率的计算实例 。

一种模拟海面石油与润滑油鉴别技术

提出一种利用532 nm波长激光作为光源,通过后向散射荧光光谱图,识别石油和润滑油的方法。对光谱图进行分析,发现主激光散射强度和荧光强度的比例与油品的种类和入射角有明显的依赖关系。为了强化油品种类特征,分别将45°和60°照射的光谱数据融合在一个二维谱图中,并根据应用需求确定出判别区域。实验结果显示,这种方法用于鉴别润滑油和石油,正确鉴别的概率高达92%,是一种具有很好应用价值的鉴别方法。