飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温研究进展

当今世界大约90%的能量供应都是由燃烧生成的。在燃烧场中,火焰的温度影响着场中各种组分链式反应的途径和浓度,获取燃烧场温度信息可以为提高燃料燃烧效率,改进燃烧装置的设计提供重要的支撑依据。随着我国在航空、航天和航海这类高端制造业领域的不断发展,各种大型燃气轮机和超声速发动机的研发进入加速期,此类燃烧装置产生的火焰具有高温、高压、湍流超声速和持续时间短等特点。传统的接触式测温法难以对这类湍流燃烧场进行温度测量,近年以激光光谱法为代表的非接触式测温技术逐渐走向成熟,并获得了广泛地应用。与超短脉冲相结合的飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温技术凭借可提供高时间分辨率(每秒可提供上千个测温数据)、高测温精度和高测温灵敏度等优势而被应用到各种高温、湍流等复杂燃烧场景温度诊断中。文章概述了飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理,综述了该技术在稳态火焰、加热气体、模拟燃气轮机等燃烧环境中测温工作的研究进展,简要介绍了飞秒时间分辨相干反斯托克斯拉曼光谱的研究和应用,着重介绍了可以实现毫秒量级时间分辨率的飞秒啁啾探测脉冲相干反斯托克斯拉曼散射测温技术和混合飞秒/皮秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理和应用进展。指出了三种测温技术的优缺点,并提出飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术目前需要关注并解决的技术问题,主要为在高温高压湍流燃烧等极端条件下实现高精度CARS光谱高保真反演出温度信息,以及高温高压湍流燃烧场极端条件下如何获得高信噪比CARS信号的问题。展望了今后的发展趋势:通过高时间分辨的测量,获得湍流火焰中温度的瞬时演化规律,并建立各种复杂火焰的温度演化信息数据库,为研究各种发动机机理提供支撑。

基于微通道散热的板条激光放大器热仿真分析

众所周知,热效应是限制大功率高能量激光器发展的一大瓶颈,在高能激光产生的过程中伴随着大量的废热产生,影响高能量激光器的光束质量甚至会影响其正常工作。为了保证高能量激光器的稳定运作并研究其工作物质的散热过程中的热分布状态,本文建立了一种用于高能Zig Zag板条激光放大器的双端入水微通道散热模型,利用CFD模拟仿真软件在额定工况下对微通道与空腔热沉进行散热对比,还研究了模型的可变参量:通道高度、翅片厚度,以及水流量对于散热性能的影响。模拟研究发现本文提出的微通道热沉冷却效果优于全腔水冷效果,微通道热沉将晶体表面最高温差控制在4℃以内,表面温度也降低了32;同时在压降允许范围内优化通道参数能再将冷却效果提升10,实现增益介质分布式高效散热。

2μm单纵模全固态脉冲激光技术研究进展(封面文章·特邀)

2μm激光属于人眼安全波段,具有高大气透过率和水吸收特性,能覆盖CO_(2)等温室气体的吸收峰,因此在大气环境监测、光通信、激光雷达、材料加工、医疗手术等领域有广泛应用。其中,单纵模运转的全固态2μm脉冲激光器以其高稳定性、窄线宽和优良的光束质量等优势,可作为多普勒测风、相干差分吸收等激光雷达应用的优质光源,在工业、国防和科研等领域具有重要意义。目前,实现2μm激光输出的主要方法有光参量技术和直接泵浦法。相比光参量技术,直接泵浦法更具高效率、可调节性和集成性等优点,已成为2μm全固态激光的主流方式。文中总结了常用的2μm固体激光增益介质,分析了空间结构振荡器单纵模选择的原理和特点,综述了2μm单纵模全固态脉冲激光的研究进展,并对不同结构激光器的输出特性进行了比较,最后对2μm单纵模全固态脉冲激光的发展前景进行了展望。

基于深度学习的Hermite-Gaussian光束模式分析方法研究

提出了一种基于深度学习的Hermite-Gaussian(HG)光束模式分解方案,利用仿真生成的具有多个模式的模拟样本训练卷积神经网络,并通过训练好的模式识别网络采用迁移学习技术加速模式分解网络的训练过程。通过单次发射的强度图像,训练后的神经网络能够对四模以内所有模式的HG光束实现高效准确的模式分解,获取HG光束的模式振幅和相位信息。实验结果表明,该方法在不同模式数量的识别和分解任务中均表现出较高的精度和稳定性,有望在光通信、光学成像、激光加工等领域得到广泛应用。

基于PDH注入锁频的单频连续1064nm环形激光器(特邀)

单频连续激光器在光纤通信、激光雷达和光谱分析等领域有广泛应用,为了实现理想的单频连续输出,研究了一种基于PDH(Pound-Drever-Hall)注入锁频技术的单频连续1 064 nm的Nd:YVO_(4)环形激光器。实验采用线宽10 k Hz的单频光纤激光器作为种子源,从功率腔采用“8”字环形腔,通过PDH技术实现种子光的注入锁定。实验结果显示,在1.04 W的种子光注入条件下,当泵浦功率为38.12 W时,可实现13.46 W的稳定输出,对应线宽为37.26 kHz,功率稳定度为±0.55%。

高重频大能量1.6μm波段全固态激光的研究进展(特邀)

1.6μm附近波段激光不仅属于人眼安全波段,而且处于大气传输窗口,不仅如此,高重频、大能量的1.6μm附近波段激光还可携带高分辨率、大数据量的信息远距离传输。近年来随着晶体制备和镜片镀膜工艺的提高,通过直接泵浦增益介质和频率转换技术获得1.6μm附近波段的激光在重复频率、能量和光束质量等方面都得到了很大进展。首先,介绍了直接泵浦掺Er3+晶体、受激拉曼频移和光参量振荡产生1.6μm附近波段激光的原理和研究进展;其次,总结了三种方案在获得1.6μm附近波段激光的优点和缺点;最后,分析了它们在获得高重频、大能量1.6μm附近波段激光的应用前景。针对光参量振荡输出激光光束质量较差的问题,文中进行分析并给出相应解决方法,最后对通过光参量振荡获得较好光束质量、高重频、大能量1.6μm附近波段激光的发展前景进行了展望。

非线性光学激光合束技术研究进展

回顾了非线性光学激光合束技术的发展历程,阐述了基于光学相位共轭和基于非线性放大过程的合束思想和基本原理,梳理了重叠耦合、种子注入和布里渊四波混频增强相位锁定激光合束方式的标志性成果,总结了等离子体交叉光束能量转移、金刚石拉曼放大和液体布里渊放大激光合束技术的优势和瓶颈。面向高峰值功率、高平均功率、高重复频率激光输出的实现需求,基于布里渊放大激光合束技术具备系统结构简单、功率负载高且散热效率高的优点,提出了实现单脉冲能量100 J、脉冲宽度10 ns、重复频率10 Hz合束激光输出的可行性方案。

熔融石英中实现高效率的百毫焦受激布里渊散射

固体布里渊增益介质是目前实现高稳定、高重复频率受激布里渊散射(SBS)的重要光学元件,能够产生高光束质量的相位共轭光。然而,不同于被广泛研究的液体布里渊增益介质,目前针对固体布里渊增益介质如何产生高效率高能量的SBS尚无成熟的研究。近日,笔者团队以块状熔融石英作为布里渊增益介质,在高强度纳秒激光脉冲泵浦下,围绕熔融石英中的SBS能量转换效率和损伤阈值与泵浦光纵模的关系开展了研究,实现了最高单脉冲能量183.1 mJ、反射率为81.0%、斜效率高达85.8%的相位共轭光输出。该研究结果对于实现高功率全固态的SBS相位共轭镜,进而提升脉冲激光器的输出功率水平、获得高稳定高效率的SBS运转具有重要的指导意义。

关于废钢铁资源的逆向物流规划

概述了钢铁产业的废钢铁资源的回收利用情况,应用现代物流理论指导,对废钢铁这一特殊的逆向物流进行了供应链规划。

物理光学教学改革的探索

物理光学课程讲述了波动光学的基本理论,是电子科学与技术专业后续课程的重要基础。物理光学作为一门专业基础课,兼备基础课的抽象性强和枯燥乏味等特点,这对教学带来了一定的难度;另一方面,物理光学也是一门专业性很强的课,此门科学的构建,来源于对实际光学问题的解释。针对上述特点,探讨了教学内容、教学条件、教学方法和教学手段等方面的教学改革,并总结了取得的成绩和存在的问题。

本科生毕业设计团队培养模式的探讨

为了提高本科生毕业设计的质量,培养学生的综合能力,我们建立了本科生毕业设计的团队培养模式,加强了对本科生毕业设计全过程中的指导、管理和监督,并对学生进行了文献调研能力、书面写作能力、口头表达能力、团队协作能力、动手能力和创新能力等综合能力的培养。通过这种团队培养模式,不仅明显提高了本科生毕业设计的质量,而且提升了学生的综合能力。

泵浦脉冲宽度对受激布里渊散射保真度的影响

为了研究泵浦脉冲宽度对受激布里渊散射(SBS)相位共轭保真度的影响,分别采用CCl_4、N- hexane、CS_2三种不同的SBS介质,在泵浦脉宽分别为12 ns、7 ns和2 ns的情况下,采用列阵相机法对保真度进行实验研究．结果表明:泵浦脉宽对SBS相位共轭保真度有很大影响．当泵浦脉宽远大于介质声子寿命时,保真度保持较高数值,且比较稳定;当泵浦脉宽逐渐接近并近似等于声子寿命时。保真度的值开始逐渐降低,降低的幅度也逐渐增大,稳定性也开始变差;当泵浦脉宽减小到小于声子寿命时,保真度大幅度降低,波动性增大,相位共轭情况很差．

高功率自由空间拉曼放大技术研究进展(特邀)

高功率特殊波段激光在钠信标、激光测距、激光雷达、自由空间通信等领域具有重要的应用价值。目前,基于受激拉曼散射(stimulated Raman scattering, SRS)的拉曼激光器及放大器已经被证实为拓展激光波段和功率的有效途径。不同于基于粒子数反转激光器在产生和放大过程中需匹配激光增益介质固有的吸收和发射谱,SRS过程理论上能够在其拉曼增益介质透过光谱的全范围内工作,故只需要相互作用光束的频率差满足拉曼增益介质的固有频移,便可实现光束之间的能量直接转移。因此,拉曼放大技术能够利用常规波段的泵浦光对特殊波段的种子光进行放大,从而实现高功率、大能量、高光束质量的特殊波段激光输出。该方法具备波长选择灵活、结构简单、功率拓展性强等优点,近年来已经在钠信标光源等领域得到了应用。文中综述了高功率自由空间拉曼放大技术的主要原理、特性和研究进展,并对其发展趋势和应用前景进行了展望。

互联网零售商运营平台研究

随着互联网的快速发展,互联网零售业正经历前所未有的冲击,转型成为必由之路。本文将理论阐述与案例分析相结合,在分析互联网零售商平台发展现状的基础上,从互联网传播理论的视角出发,研究互联网环境下零售商运营平台改进策略。为了使零售商更好地发展,将互联网零售平台改革成为以城市为团体,美团与淘宝相结合的销售平台,以顾客为核心,依靠线下连锁店铺的距离优势,结合网络媒体的传播优势,形成互联网零售商发展的新模式。

创新型团队模式指导本科毕业论文的探索与实践

为了提高本科毕业论文的质量,加强大学生综合运用知识开展自主性、创新性的实践训练,我们提出了创新型团队模式指导本科毕业论文的方案,并进行了探索与实践。经过两年的探索和实践,该模式取得了优异的成绩,学生毕业论文成绩、团队协作精神和综合素质能力均有了明显的提高,并得到了指导教师和毕业学生的一致好评。建立起了一套完整的管理和培养模式以及有效的激励机制,其成果具有普遍的推广价值,可供研究型大学培养体系作参考。

MgO:PPLN中红外光参量振荡器的闲频光纵模特性研究

文中介绍了一种纳秒脉冲端面泵浦MgO:PPLN外腔光参量振荡器。基频光采用激光二极管泵浦的声光调Q Nd:YVO_(4)纳秒激光器,在声光Q开关的工作重复频率为120 kHz时,实现脉宽8.1 ns、最高输出功率7.03 W的1.064μm激光输出。通过将基频光聚焦至MgO:PPLN晶体内,外腔泵浦得到了脉冲宽度为4.7 ns,输出功率0.7 W的3μm闲频光。基频光-闲频光转换效率为9.95%,将基频光与闲频光的时域波形图傅里叶变换后对比,观察到光参量振荡过程对闲频光高阶纵模的抑制现象。该研究对实现窄线宽低噪声的中红外激光具有一定的参考价值。

目标函数为极大化型的运输问题的直接解法

从传统的产销平衡的运输问题出发,提出了目标函数为极大化型的运输问题的直接解法修改的表上作业法,可直接求解此类问题,减少运算量,降低应用难度,并在求解过程中明确了求解方法所对应的实际问题的经济意义.

多波长红光金刚石拉曼激光器

全固态红光激光器在激光显示、全息存储以及医疗领域有着重要应用,其中多波长红光激光器还可用于差频产生太赫兹辐射。基于三阶非线性效应受激拉曼散射的拉曼激光器是一种突破粒子数反转激光器有限发射光谱制约进而拓展激光波长的有效手段,即能够将注入的单一波长泵浦光直接拓展至一个或几个全新波段。笔者团队研制了一台绿光泵浦的多波长级联金刚石拉曼激光器,利用波长为532 nm、脉冲宽度为11.43 ns的激光作为泵浦源,通过将一阶Stokes黄橙光(573 nm)锁定在振荡器中,实现了红光波段的二阶、三阶和四阶(620 nm、676 nm和743 nm)级联拉曼激光输出,对应三个波长的脉冲宽度分别为10.41、3.75、2.45 ns,总输出能量为0.6 mJ,光光转换效率为36.38%。结果表明,凭借金刚石晶体优异的光学特性和拉曼性质,可见光泵浦的金刚石拉曼激光器对于实现高功率全固态小型化多波长红光激光输出具有巨大潜力。

基于晶体拉曼转换的多波长激光技术综述(特邀)

近年来,在光电对抗、激光雷达、精密测量、医疗等诸多应用的牵引下,能够同时或交替输出不同波长的激光器得到广泛关注,但是受到激光工作物质中激活粒子固有发射谱及其增益强度的限制,实现多波长激光的功率、波长和时频域的高效可控辐射具有较大难度。非线性光学频率变换技术是拓展激光波长的有效手段,具有系统灵活性强、波长调节范围宽和功率拓展性强等特点。作为一种三阶非线性光学效应,受激拉曼散射(SRS)通过介质内部的分子或晶格振动使入射的泵浦光产生一定的频移,结合其固有的放大、相位共轭、级联转换等特性,基于SRS的拉曼激光器在获得高功率、高光束质量、多波长激光输出中具有显著优势,尤其是以晶体作为拉曼增益介质的多波长激光器一直是激光领域研究的热点。文中介绍了SRS和级联拉曼转换的基本原理,归纳了典型晶体拉曼激光器的分类和基本结构,综述并讨论了基于晶体拉曼转换的多波长激光技术的研究现状。

小鼠大脑飞秒双光子荧光三维显微成像研究

双光子荧光(two-photon fluorescence,TPF)显微成像技术借助荧光探针实现样品中被标记成分的特异性成像,具有天然的三维层析能力、高成像深度与空间分辨率、以及更小的光漂白与光损伤,已经发展成为化学、医药学和生命科学领域的一项重要研究工具。文中通过分析高斯光束复振幅在空间中的分布,推导出TPF信号的纵向与径向分布公式,以此估算出文中的TPF显微成像系统的横向分辨率为453 nm,纵向分辨率为2.087μm。使用飞秒激光器作为激发光源,搭建了TPF显微成像系统。在800 nm波长的飞秒脉冲激发下,测量了罗丹明B溶液的TPF光谱,从而选择636~703 nm作为显微成像的荧光探测窗口。随后开展了对罗丹明B染色的小鼠大脑切片的TPF显微成像实验研究,利用断层扫描成像的方式获得了小鼠大脑切片在0~14μm深度内的荧光强度分布。通过三维重构完成了对生物样品的三维立体成像,获得了小鼠大脑中灰质与白质在不同深度的分布情况,实验结果证明了搭建的显微成像系统具有优异的成像深度与空间分辨能力。