高速PLIF成像诊断应用的脉冲串激光器研究进展

平面激光诱导荧光是基于片状激光光束,激发流场中自由基或示踪粒子辐射荧光,通过对该荧光成像获得流场空间分布信息的一种成像诊断技术。脉冲串激光器是目前能够满足高速平面激光诱导荧光技术对高重频、大能量激光光源需求的有效光源。本文针对应用于高速平面激光诱导荧光成像诊断中的脉冲串激光器进行了综述,对比了脉冲串激光不同产生方式的特点,阐述了发展状况,并对作为高速激光诊断光源的脉冲串激光器的发展前景做了展望。

在激光大气传输中利用SBS阈值效应实现小面积信标的研究

在理论上建立起将受激布里渊散射(SBS)与激光大气传输过程相结合的激光补偿传输的数学模型,并进行了数值模拟,提出并证明了利用SBS阈值效应可以将相位共轭光会聚到目标上一个小面积上,从而在目标上主动获得小面积信标光斑。利用SBS实现激光大气补偿传输(传输距离250m)的实验研究,证实了上述理论预期。

SBS相位共轭技术在激光大气传输中的应用

评述了受激布里渊散射相位共轭技术在激光大气传输中的应用 ,重点分析了在激光大气传输过程中利用受激布里渊散射阈值效应可以在目标上主动获得小面积信标光斑的方法及利用SBS相位共轭实现激光大气传输的闭环过程 ,指出其发展前景。

离子束溅射氧化钽薄膜光学特性的热处理效应

主要研究了离子束溅射制备的氧化钽薄膜在大气氛围下热处理对其光学特性的影响规律。实验中热处理温度范围的选择为150~550℃,间隔为200℃。研究中分别采用介电常数的CodyLorentz色散模型和振子模型对氧化钽薄膜的能带特性(1~4 eV)和红外波段(400~4 000 cm^(-1))的微结构振动特性进行了表征。研究结果表明,在150℃和350℃之间出现热处理温度转折点,即热处理温度高于此值时消光系数增加。Urbach能量的变化与消光系数趋势相同,而禁带宽度的变化与消光系数恰好相反。通过红外微结构振动特性分析,薄膜中仍存在亚氧化物的化学计量缺陷。

碘的简并四波混频信号的饱和效应研究

本文研究了常温下I2四波混频(DFWM)信号强度与泵浦光能量的关系以及0℃下I2的DFWM光谱随压强的变化．本实验采用后向四波混频光路，用脉冲Nd：YAG激光器泵浦染料激光器，其输出波长在552～570nm范围内连续可调，脉宽为10nm，激光重复频率为10Hz．通过选定I2的共振波长，改变泵浦光能量Ef，测得常温、

应用于高速平面激光诱导荧光的激光器研究

平面激光诱导荧光是一种高时间和空间分辨率、非接触的激光诊断技术,是研究流场和燃烧场的重要技术手段。高速PLIF技术相对于现有的低速PLIF技术具有众多优势,高超声速飞行器、燃烧场、空气声学和等离子体等领域的发展,需要重复频率在10 k Hz以上的高速PLIF技术对湍流场和反应场进行研究,以掌握其反应过程并进行优化。高重频、大能量脉冲激光器的缺乏是限制高速PLIF技术实现的主要原因。针对高速PLIF技术及其光源的发展状况做了全面的综述,对比说明了不同类型激光光源的特点,并对脉冲串激光器作为高速激光诊断光源的前景进行了展望。

高次谐波产生阿秒极紫外和X光脉冲研究新进展

近年来在可见光谱范围内已经把激光脉冲压缩到接近一个光学周期（2～3fs）的物理极限，几fs的时间分辨精度可以描述分子化学反应过程，但是要探测远小于可见光周期的电子跃迁过程则需要阿秒（as）量级的光脉冲。利用脉冲间具有相同载波包络相位的阿秒脉冲序列能把可见光波段的光学频率梳向极紫外波段扩展；利用电子和离子碰撞复合过程短于一个光周期这个时间窗，通过测量激光场椭圆极化率对电子轨迹的微扰实现了as精度的分辨率；通过测量碰撞复合过程中的高能电子的辐射谱可以重构阿秒X光脉冲以及探测强场下束缚态和连续态电子动力学。

TOF电子能谱仪抛物面电子反射镜参数计算

针对TOF电子能谱仪抛物面电子反射镜的参数问题 ,依据电磁理论和Reflect -Grid模型 ,通过合理的近似和简化 ,对抛物面电子反射镜的电场分布和电子收集效率进行了理论计算 ,对电子在其中的飞行轨迹进行了模拟 .结果表明 ,抛物网有无偏置电压对电子的收集效率有很大影响 ,当偏置电压为 70 0V时 ,电子收集效率比无偏置电压时高 6 0～ 80倍 ,理论计算为 10 0倍 ,二者基本相符 。

OCS分子的双光子简并四波混频光谱

用双光子共振简并四波混频（ＤＦＷＭ）首次观察到荧光产率很低的ＯＣＳ在３０１ｎｍ处电子振动激发的ＤＦＷＭ（Ｄ１Σ＋←Ｘ１Σ＋）光谱，并测量了在静态池中ＯＣＳ的ＤＦＷＭ信号强度随泵浦激光能量和ＯＣＳ压强的变化关系。

热处理对离子束溅射SiO_2薄膜结构特性的影响分析

采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了SiO2薄膜,研究了热处理对离子束溅射SiO2薄膜结构特性的影响。热处理温度对表面粗糙度影响较大,低温热处理可降低表面粗糙度,高温热处理则增大表面粗糙度,选择合适的热处理温度,可以使表面粗糙度几乎不变。采用X射线衍射仪(XRD)物相分析方法,分析了热处理对离子束溅射SiO2薄膜的无定形结构特性的影响,当退火温度为550℃,离子束溅射SiO2薄膜的短程有序范围最大、最近邻原子平均距离最小,与熔融石英基底很接近,结构稳定。实验结果表明,采用合适的热处理温度,能大大改善离子束溅射SiO2薄膜的结构特性。

利用飞秒激光和纳秒激光脉冲加工金刚石（英文）

分别利用脉宽在40 fs和5 ns的飞秒及纳秒激光脉冲加工了钎焊在不锈钢底板上的金刚石阵列。通过测量加工区域面积和入射激光功率的关系推断出了飞秒和纳秒激光脉冲加工金刚石材料的阈值。实验结果表明,相比于纳秒激光加工,利用飞秒激光加工金刚石的阈值更低。也利用显微镜比较了利用不同种类光源加工金刚石后加工区域的形貌。研究结果证明了利用飞秒激光加工金刚石相比于纳秒激光更为有效。

基于PPLN的中红外CW QPM-0P0技术发展综述

光学参量振荡器(OPO)是利用非线性晶体的混频特性实现频率变换器件,是获得可调谐相干光的有效途径之一。准相位匹配(QPM)OPO产生的红外波段光在红外军事对抗、大气环境监测、医学、特殊环境远距离监控以及光谱学研究等诸多领域有重要的应用价值。而连续(CW)周期性极化铌酸锂(PPLN)OPO是3—5μm中红外大功率连续激光源的最佳选择。本文阐述了QPM技术的原理和特点,综述了中红外CWOPO的发展状况,重点放在CWPPLNOPO技术的发展上,并指出了其发展趋势及应用前景。

真空热处理对硫化锌薄膜光学与微结构特性的影响

针对电子束蒸发离子辅助沉积的硫化锌薄膜,研究了550℃以下真空热处理对其光学与微结构特性的影响。薄膜光学和微结构特性的测试分析表明:制备后薄膜为类立方结构的ZnS,在337.5nm波长处出现临界特性转折点,随着热处理温度的增加,转折波长两侧的消光系数变化规律相反,折射率和物理厚度呈现下降趋势,薄膜的禁带宽度逐渐增加;在红外波段的薄膜折射率与热处理温度的变化并不显著,在350℃下热处理时消光系数出现转折,主要是由晶粒变小的趋势所致;通过晶相分析,硫化锌薄膜经历了类立方结构到六方结构的转换,与禁带宽度的变化趋势基本一致。分析结果表明,光学特性变化的根本原因是薄膜的微结构特性变化。

离子束溅射氧化钽薄膜的光学带隙特性

Ta_2O_5薄膜是可见光到近红外波段中重要的高折射率薄膜材料之一。本文针对离子束溅射制备Ta_2O_5薄膜的光学带隙特性开展了实验研究工作,基于Cody-Lorentz模型表征了薄膜的光学带隙特性,重点针对薄膜的禁带宽度和Urbach带尾宽度与制备参数之间的相关性进行研究。研究结果表明:在置信概率95%以上时,对Ta_2O_5薄膜禁带宽度影响的制备参数,权重大小依次为氧气流量、基板温度、离子束电压;而对Ta_2O_5薄膜Urbach带尾宽度影响的制备参数,权重大小依次为基板温度和氧气流量。对于Ta_2O_5薄膜在超低损耗激光薄膜和高损伤阈值激光薄膜领域内应用,本文的研究结果给出了同步提高薄膜的禁带宽度和降低带尾宽度的重要工艺参数选择方法。

自由空间光通信的抗干扰接收系统

根据现代战场通信保密及抗干扰的需要,提出一种新型自由空间光通信接收机模型。该接收机结合自适应调相阵列和非线性光开关技术,可以实现对光信号的波前畸变的实时矫正,提高了无线光通信系统接收机的性能,同时也具备防强激光攻击的功能。分析求解了多路光信号合束的相位匹配条件,提出了闭环锁相方法,给出了非线性定向耦合器用作光开关的理论模型和优化方法,以及降低门限功率值的方法。该系统模型能够满足战场及时保密通信的要求,并具有防备强激光攻击的功能,适合现代战场通信的需要,为现代战场通信方式提供了一种新思路。

条纹原理激光雷达成像仿真及实验

基于条纹原理的阵列探测体制激光成像雷达由于其独特的技术优势在激光测绘中具有潜在的应用。介绍了"扫帚"扫描结合条纹原理阵列探测体制激光雷达的仿真及飞行实验研究结果。首先介绍新体制激光雷达仿真平台的建立及典型的仿真结果。利用该仿真平台可指导新体制激光雷达的设计,并对机载飞行实验参数的设定进行成像效果仿真,仿真的距离测量精度为0.5 m。最后开展了新体制激光雷达机载飞行实验,给出了典型地区的原始条纹图像及经过数据处理后的点云图。新体制激光雷达外场实验结果的测距精度优于1 m,机载飞行实验测距精度结果与仿真分析结果一致,验证了该仿真系统的正确性。通过与实际被动光学相机成像图像进行比较,验证了新体制激光雷达在航空测绘等方面的技术可行性。

基于多模态信号的金属材料缺陷无损检测方法

金属材料缺陷检测对于经济发展具有重要意义.针对现有无损检测技术信号模态单一、检测范围有限等不足,提出了一种基于多模态信号的金属材料缺陷无损检测方法.该方法以光声无损检测方法为主体,首先利用有限元方法分析了缺陷对激光能量吸收量和光声表面波传播的影响,提出了基于激光吸收量和光声表面波的缺陷检测方法;然后搭建了多模态信号检测平台,采集了缺陷的光学、光声和超声三种模态的信号,检测出了裂纹的宽度和分布信息,以及深度和在内部的延伸状况.研究结果表明,本文提出的基于金属材料多模态信号的无损检测方法能够准确、全面地检测出金属材料的杂质和裂纹的尺寸信息,弥补了现有无损检测方法在检测范围上的不足,为缺陷定量检测和全面诊断提供了一个新的思路.

热处理对离子束溅射Ta_2O_5薄膜特性的影响

利用离子束溅射沉积技术制备了Ta2O5薄膜,在100～600℃的大气氛围中对其进行热处理（步进温度为100℃）,并对热处理后样品的光学常数（折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度）、应力、晶向和表面形貌进行了研究.研究显示,随着热处理温度增加,薄膜折射率整体呈下降趋势,折射率非均匀性和物理厚度呈增加趋势,结果有效地改善了薄膜的消光系数和应力,但薄膜的晶向和表面形貌均未出现明显的变化.结果表明：热处理可以有效改变薄膜特性,但需要根据Ta2O5薄膜具体应用综合选择最优的热处理温度.本文对离子束溅射Ta2O5薄膜的热处理参数选择具有指导意义.

SiO_2薄膜光学常数物理模型（英文）

SiO_2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。在文中研究中,通过测量薄膜的椭偏参数,使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。采用离子束溅射和电子束蒸发两种方法制备了SiO_2薄膜,在拟合过程中,基于L_8(2~2)正交表设计了8组反演计算实验,以评价函数MSE为考核指标。实验结果表明:对IBS SiO_2薄膜拟合MSE函数影响最大的为界面层模型,对EB SiO_2薄膜拟合MSE函数影响最大的为Pore模型。同时确定了不同物理模型对拟合MSE函数的影响大小和反演计算过程模型选择的次序,按照确定的模型选择次序拟合,两种薄膜反演计算的MSE函数相对初始MSE可下降35%和38%,表明拟合过程模型选择合理物理意义明确。文中提供了一种判断薄膜物理模型中各因素对于薄膜光学常数分析作用大小的途径,对于薄膜光学常数分析具有指导意义。

LD单端泵浦Nd:GdVO_4声光调Q高重频窄脉宽激光器

激光二极管(LD)泵浦的Q调制高频率、窄脉宽、高峰值功率的固体激光器在激光雷达、激光加工等领域日益得到广泛的应用,而更高调制频率的固体激光器在将来会更受青睐。分析了泵浦功率和输出透过率两个因素在10～100 kHz调制频率下对脉宽的影响程度。研制了LD单端泵浦Nd:GdVO4声光调Q激光器,实现了重频100 kHz下窄脉宽激光输出。在重频为80 kHz时,获得脉宽17.7 ns,平均输出功率3.49 W,峰值功率2.46 kW和在重复频率为100 kHz时,获得脉宽19.6 ns,平均输出功率3.52 W,峰值功率1.79 kW的效果。