三能级光纤激光器速率方程组的阈值解析解

在考虑了泵浦损耗及激光损耗的情况下,解析求解了阈值泵浦下的三能级光纤激光器速率方程组,获得了泵浦功率阈值的显函数解析表达式,泵浦功率沿光纤变化的隐函数表达式,以及用功率变化表示的各个能级的粒子数密度随位置变化的显函数表达式。并利用这些表达式对光纤激光器的阈值特性进行了研究,研究表明:泵浦功率阈值随泵浦损耗系数增大而增大;激光上能级粒子数密度随归一化位置呈下降趋势,而下能级粒子数密度的变化与此相反;泵浦功率阈值越大(光纤长度越长),净增益系数随归一位置下降就越快。所获得的结果适用于单包层和双包层光纤激光器。

外腔锁相宽发光区二极管激光列阵研究

利用简单的外腔，实现了具有宽发光区的商用半导体二极管激光列阵（DLA）的外腔锁相。光谱测量表明，DLA的谱宽由自由运行时的1．9nm压缩到了0．16nm，峰值波长由803．8nm调整到805．5nm；实测远场光瓣间角距等于1．6mrad，即波长与发光单元间距之比，表明列阵运行在基超模（或最高阶超模）；峰谷结构调制度大于0．8。观察表明，外腔长度在1／10～1／6泰伯距离内变化时，锁相均能实现。实验事实表明锁相是交叉注人锁定的结果。利用半导体激光注人锁定理论，定性分析了外腔DLA由自由振荡向锁相过渡的过程，预言了锁相场波长应出现在自由运行DLA光谱长波端，实验也证实了这一事实。

宽发光区二极管激光阵列的侧模简单研究

宽发光区二极管激光阵列的侧模分布十分复杂,很难将各阶侧模区分出进行单独研究。本文利用多光束相干合束理论给出了宽发光区二极管激光阵列相干合束远场分布的表达式,在此基础上获知远场光强分布的包络线由发光单元的侧模决定。从实验记录结果可以看出,利用外腔镜对宽发光区二极管激光阵列进行锁相,将某阶侧模锁定(其中基侧模最容易实现),抑制其他阶侧模,并获得相干合束的远场光强分布图。将理论分析结果与实验结果进行对比,能较好的吻合。结果表明,虽然LDA侧模结构复杂,较难分析,但可借助于宽发光区二极管激光阵列相干锁相分析侧模结构。所得结果表明利用宽发光区二极管激光阵列发光单元的侧模可以改善宽发光区二极管激光阵列光束质量。

多光束合成场远场特征的傅里叶分析

由傅里叶光学原理给出了多光束合成场的远场表达式,在此基础上求出了分布在园环上的相干光源合束后的远场解析式。对光源按角度均匀分布在环上的情况,重点讨论了光源数目为2,3,4情况下远场光强暗环(线)。研究表明,在光源数目为2的情况下,远场图上只有暗线没有暗环;在光源数目为3,4的情况下,远场图上的暗环并非圆形环。由于傅里叶方法运算简单,而且还可用于激光器输出并非严格高斯光束(如光纤激光器、半导体激光器)等情况,因而对分析相干合束有其独特优势和实际意义。

一维激光阵列相干合束远场特性的研究

利用傅里叶光学方法,获得了相干合束远场光强的解析表达式,数值模拟和实验研究了一维锁相二极管激光阵列的相干合束远场特性。研究表明:随着参与合束的发光单元数目的增加,尖峰变锐;同相模的光能集中在更小的立体角内,使得相干合束的亮度增加;异相模的光束能量较为分散,其峰值光强有所降低。系统抖动引起远场峰值光强的降低,破坏了远场的对称性和光束质量。相干合束发光单元数目越多,系统抖动对远场的影响便可以忽略。

激光相干合成中单元的相位和振幅波动对合成光束远场分布的影响

运用傅里叶光学分析法推导出系统抖动造成单个光源的相位和振幅发生波动时的远场光强表达式,以1维阵列为例分析了系统抖动对远场的影响。研究表明:随着参与合束的发光单元数目的增加,尖峰变锐,能量更集中;系统抖动引起了远场峰值光强的减少,出现了本底现象,破坏了远场的对称性和光束质量;激光阵列单个光源的相位随机抖动应该控制在3π/8范围内;相干合束发光单元数目越多,系统抖动对远场的影响越小。

准二能级阈值泵浦光纤激光器的理论分析

根据含损耗系数的稳态速率方程组,对掺准二能级稀土粒子光纤激光器的泵浦阈值进行了分析和完全解析求解。求得了泵浦阈值功率的显函数解析式,得到了泵浦光阈值功率随光纤位置变化的隐函数表达式,以及信号光功率和上能级粒子数随光纤位置变化的解析表达式。对所得的解进行了数值分析,并与已有的理论和实验结果进行了比较分析。结果表明:由于忽略了信号光和泵浦光损耗系数,不同近似条件下给出的泵浦阈值功率均比实验值低,但所导出的理论研究结果与已有实验结果的差异最小。

相位随机涨落对相干合束条纹对比度的影响

为了研究相位波动对相干合束远场特性的影响,采用傅里叶光学方法和各态历经假说,进行了相干合束远场干涉条纹对比度的理论分析,得到了相干条纹对比度的解析表达式,并数值分析了相位随机涨落对远场干涉条纹对比度的影响。结果表明,相干合束的远场干涉条纹对比度随η的增加而增加,随相位差均方根δφ的增加而减小;在给定η和δφ的情况下,参与相干合束的激光场的个数越多,远场干涉条纹对比度越大。这一结果对理解相干合成的特性具有一定的参考价值。

用行波速率方程组确定半导体激光器的输出场

为了解决在平均场近似速率方程中自洽地由激光器腔内平均场来确定输出场的问题,以半导体激光器为例,采用集总形式的端面反射率,通过求解行波速率方程组,得出了半导体激光器腔内平均光子数密度与输出光子数密度的解析关系式.结果表明,半导体激光器输出场与腔内平均场之比是一个与泵浦电流有关的量,把它当成常数是有偏见的.

ITK在肺CT图像分割中的应用探讨

目的探讨ITK在肺CT图像分割中的应用,尝试将其用于肺结节的计算机辅助检测。方法分别应用ITK中的连接域值等图像分割算法对肺CT图像进行分割,并对结果进行比较。结果不同的分割算法处理结果不尽一致,表明图像分割是图像处理中的难点之一。结论肺CT图像的分割非常困难,ITK提供的诸多算法中,Connected Threshold Image Filter算法对肺分割效果较好。

相干合成系统的抖动对远场的影响

为了研究相干合成系统的抖动对远场的影响,以正六边形列阵为模型,采用傅里叶光学分析法,得到了系统抖动造成单个光源引入相位差时的远场光强表达式,描绘了中心光斑能量与总能量的比值以及峰值光强随相差的变化曲线,研究了列阵中某个光源位相在不同范围内随机抖动的影响。结果表明,系统抖动引起了远场中心光斑的能量以及峰值光强的减小,远场对称性也遭到破坏;如果将系统的抖动控制在3π/8范围内,远场并不会受到较大影响。

“smile”对一维分布光源相干合束的影响

利用傅立叶方法导出的相干光束合成的远场表达式,讨论了一维锁相二极管激光列阵的相干合成远场。对发光单元数目分别为5、9、19列阵的同相模的远场光强分布进行了计算。以19个发光单元线阵为例,讨论了存在"smile"时DLA的远场特征,研究表明:"smile"对已经具有相干性的多光束合成场远场光强的分布并无严重的影响。

在湍流大气中传输时相干系统的抖动对远场的影响

为了研究相干合束激光在湍流大气中传输时,合束系统的抖动对远场的影响,采用惠更斯-菲涅耳原理推导了系统中单个光源因抖动造成偏离时的远场光强表达式。以正六边形阵列为例,分析了在不同湍流强度或者传输距离时,抖动对远场造成的的影响,并分别描绘了峰值光强及桶中功率不低于理想情况下92%时的抖动控制曲线。结果表明,抖动造成了远场的峰值光强和桶中功率的降低;当抖动范围相同时,随着湍流强度的减弱或者传输距离的减小,抖动的破坏更加严重。这一结果对研究湍流大气中的相干合束是有帮助的。

利用速率方程分析光纤激光器相干耦合系统的尝试

尝试采用稳态速率方程,分析了由一个光纤耦合器连接起来的、两个掺Er光纤激光器组成的相干耦合系统。考虑到设置在光纤耦合器的一个输出端口的公共反射镜还担负着实施两个激光器间的相互注入的功能,利用光纤耦合器的变换矩阵以及光场相干叠加的要求,可以确定激光器速率方程组满足的边界条件。在进行合理的近似处理后,把速率方程组转化为代数方程组。利用这些结果分析了系统的一些特性,比如耦合器的分光比和不同泵浦功率对输出功率的影响等。

相干耦合光栅调谐光纤激光器锁定范围分析

为了对用光纤光栅调谐的光纤激光器相干耦合系统的锁定波长范围进行研究,采用光纤布喇格光栅的反射率分布函数对系统阈值进行比较的方法,得到系统的相干振荡波长应该出现在大约为两个布喇格波长平均值的地方的结果。结果表明,当两个子激光器的可调谐光纤光栅反射的布喇格波长差小到一定程度时,两个子激光器就可以实现相干锁定。