非轴对称腔板条固体激光器

本文使用复曲率张量 Q^(-1)自再现法分析了柱面-球面镜非轴对称腔的特性,并用数值计算例说明。报导和讨论了我们的非轴对称腔板条固体激光器的实验结果。

变压器故障特征气体光反馈频率锁定非对称线型F-P腔增强拉曼光谱检测研究

提出一种简便且高灵敏度的非对称腔镜线型F-P腔增强拉曼光谱气体检测技术,将腔谐振光直接反馈至二极管激光器,实现642 nm多量子阱二极管激光器稳定锁定到外部线型腔进行功率积累,从而增强气体拉曼信号。降低腔输入镜的反射率来使反馈光中谐振光的强度高于直反光,使谐振光在锁定过程中占主导地位。与传统技术相比,在没有添加任何附加光学元件或复杂光学布置的情况下,保证了腔内激光基本横向模式TEM00的稳定功率积累。用80 mW的二极管激光器在腔内累积产生320 W的激光。采用后向拉曼信号收集方式,在60 s积分时间下,对变压器主要故障特征气体CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)、CO、CO_(2)的检出限分别为1.3、4.4、2.7、1.2、10.5、5.1μL/L。

双锥透镜的对称近似无衍射贝塞尔谐振腔

设计了对称贝塞尔(Bessel)谐振腔,它由两个完全相同的锥透镜构成,两锥透镜锥顶相对,底面镀膜对激光波长全反。利用光线追迹法对光线通过锥透镜和双锥透镜谐振腔的等效波导系统进行了分析。利用Fresnel-Kirchhoff衍射积分定律和Fox-Li迭代法,通过数值计算得出了谐振腔的稳定场分布。几何光学和波动光学两种分析方法均表明对称腔内产生振荡的激光是Bessel光束。这种对称谐振腔能够直接输出无衍射Bessel光束,并且构成谐振腔的锥透镜结构简单、光损伤阈值高,为主动式产生无衍射光提供了新的方法,具有广阔的应用前景。

近对称谐振腔的变换圆图解分析

利用传播圆-变换圆图解分析方法,通过对不同结构谐振腔的分析和对比,得出一种宜于推广的自锁模激光谐振腔———近对称谐振腔,其锁模运转易于启动且工作性能比较稳定;通过实验对近对称腔的工作性能进行了验证,并对一种五镜锁模腔进行了分析。五镜腔实质上等价于近对称四镜腔。

对称腔结构的声光调Q脉冲光纤激光器

为了有效的消除输出脉冲的多峰现象,获取平滑的输出脉冲,本文搭建了基于对称腔结构的声光调Q脉冲光纤激光器实验系统,通过调节系统的抽运功率、声光Q开关的重复频率、开启时间及上升时间等可调参数进行实验,分别测试了激光器输出功率、输出脉宽、输出频率、输出脉冲平滑度等特性,并针对频率不一致及多峰现象进行了实验理论分析。实验结果表明:对称腔结构的声光调Q脉冲光纤激光器会出现输出重复频率与Q开关重复频率不一致现象,且随着抽运功率的增加,频率不一致现象慢慢消失。但是对称腔结构能够有效地消除多峰现象而输出平滑光脉冲,有效的改善了输出脉冲的质量,进而为高功率脉冲光纤激光器提供优质的种子源脉冲。

孔径光阑对圆镜对称腔光场的影响

利用衍射积分公式和自再现原理,将含孔光阑的圆镜对称腔横模满足的衍射积分方程分解为有限和矩阵方程,并利用求解矩阵本征值和本征向量的方法对该腔横模场分布进行计算。结果证明,孔径光阑的位置和尺寸直接影响激光输出模式和花样。

非对称坡面腔底无阀压电泵

提出了一种新型的非对称坡面腔底无阀压电泵,这种泵巧妙地利用了泵腔内部的空间,将泵腔底部沿吸入口和排出口方向设计成非对称坡面形状,非对称坡面腔底与压电振子之间形成非对称交替排列的一组锥形流道。当泵工作时,使流体产生单向流动,从而可以不再需要传统的锥形流管;建立了这种泵关于平均值的流阻系数与泵流量关系的力学模型,并利用该模型分析了泵的工作原理;最后制作了非对称坡面腔底无阀压电泵,利用试验证明了上述理论的正确性。试验用泵采用的工作电压为220 V,工作频率为50 Hz,压电振子有效直径为30 mm,当非对称坡面的倾角差为70°,工作介质为水时,泵产生了4.67 mm水柱的压差。

用多极理论分析圆桩对称微波谐振腔

用多极理论计算具有复杂几何形状、圆柱对称微波腔的谐振频率，推导出用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率的本征值方程。三个工程实例的计算结果表明，用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率，不仅具有较高的计算精度，而且可以很方便地应用于复杂几何形状圆柱对称微波腔工程问题的设计与计算，多极理论是计算圆柱对称微波腔谐振频率的一种有效方法。

二维轴对称折迭组合腔输出光束分析

用矩阵理论对二维轴对称折迭组合腔产生的高斯光束通过平面输出镜后的情形做了分析。并对接收屏上的光强分布做了数值计算和模拟。所得结果用于医疗是有实用价值的。

二维轴对称-折叠组合腔CO_2激光器近场失调分析

为了研究小角度失调对二维轴对称-折叠组合腔CO2激光器输出光束的近场分布的影响,在利用矩阵理论确定平凹谐振腔和凹-平-凹谐振腔失调后的光轴的基础上,采用光束并和思想,对输出光束进行了理论分析和模拟。取得的数据表明,小角度失调对4 cm以内的近场强度影响不大,光强仍具有高斯状分布;对4 cm以外的近场强度影响较大,光强分布轮廓发生相应的变形,且随着失调角度变大而变大。研究结果表明,在4 cm以内的近场具有实用价值。

内嵌镜像对称矩形腔楔形金属狭缝阵列的宽带增强透射

采用时域有限差分法研究了内嵌镜像对称矩形腔长度、宽度及其位置对楔形金属狭缝阵列结构透射特性的影响。研究发现,采用此结构形成的光子晶体结构所产生的能带可以调控禁带,不仅在短波长范围存在明显的传输禁带,而且在长波长范围具有较好的增强透射,表明这种内嵌镜像对称矩形腔进一步破坏了类法布里-珀罗腔共振条件,更有利于短波长范围表面等离激元能量局域在腔内,同时提高长波长范围的透射率。矩形腔位置是影响传输禁带和透射特性的主要因素,其越接近中心位置,禁带越宽,透射率越高;矩形腔厚度主要影响禁带宽度,厚度为140nm时,禁带宽度可达236nm;矩形腔长度主要影响透射特性,长度为260nm时,透射率可达95%。

轴对称折叠组合腔输出的多束高斯光束的并和

提出一种新腔型激光器—轴对称折叠 组合腔He Ne激光器。对该腔型输出的多束高斯光束,建立了一种简化的光束并和计算模型。并对相干并合和和非相干并和后的光强分布和光斑做了分析和模拟。结果表明,轴对称折叠 组合腔He Ne激光器输出有相干情形的光束在医疗上是有实用价值的。

用多极理论分析轴对称介质加载微波谐振腔(英文)

从电磁场方程出发,推导出用多极理论计算轴对称介质加载微波谐振腔谐振频率的本征值方程,给出用多极理论分析轴对称介质加载微波谐振腔的基本原理和计算过程。三个工程实例的计算结果表明:用多极理论分析轴对称介质加载微波谐振腔,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于各类轴对称介质加载微波谐振腔对称模式本征值的分析与计算,多极理论是分析轴对称介质加载微波谐振腔谐振频率的一种有效方法。

轴对称折叠组合腔CO_2激光器的实验研究

对轴对称折叠组合腔CO_2激光器进行了相关的实验研究。主要用线图的方式研究了在两种不同混合气体比例条件下,输出功率与放电电流之间和输出功率与放电气压之间的关系。引入辅助气体Xe后,输出功率有很大的提高,能够达到35%左右。根据模型结构的实际参数,运用数值计算的方法模拟画出其输出光强和光斑分布图。以三维5根、7根和9根放电管同时放电时的输出光斑分布情况为例与实验光斑拍摄图进行对比,对轴对称折叠组合腔CO_2激光器输出进行理论与实验验证,结果表明实验和理论是一致的。通过以上实验研究,可以为CO_2激光器的生产提供参考。

对称共焦腔激光器横模的计算机仿真

利用Fox-Li数值迭代法对方形镜和圆形镜形状的对称共焦腔的横向稳定场分布进行了仿真研究,给出迭代任意多次后的光场振幅分布和相位分布。另一方面,从理论上分析了方形镜和圆形镜对称共焦腔的横模场分布规律,并绘出光强分布的二维和三维图形。最后设计了简明的图形用户界面,能够选择腔镜类型、光腔参数等,使激光横模仿真更加简单直观,有利于对激光横模理论的深入理解。

镜像对称顶盖驱动方腔内流过渡流临界特性研究

流场过渡流临界特性是指流场因流动状态改变而引起的流场物理特性变化.如流动从定常演化为非定常周期性时,流动处于过渡状态的物理性质.它从根本上决定了流动演化模式和流场特性等物理规律,对认清流动现象的形成机理有重要意义.本文在之前腔体内流流场过渡流临界特性研究的基础上,针对镜像对称顶盖驱动方腔内流开展数值模拟和流场稳定性分析研究,捕捉各流动分岔点,如Hopf流动分岔点和Neimark-Sacker流动分岔点等,并揭示其对流场特性的影响;分析流场演化模式,随着雷诺数增大从定常状态依次演化为非定常周期性流动、准周期性流动和湍流;揭示各种流动现象的形成机理,如流动滞后、对称性破坏、能量级串等;分析流场拓扑结构,阐明流场镜像对称性和流场稳定性的关系.本文研究成果有助于揭示该流场的物理特性,进一步完善了内流流场特性的研究.研究发现,针对本文镜像对称方腔顶盖驱动内流,流场稳定性的破坏总是以Hopf流动分岔点的出现而发生并且伴随着流场对称性的破坏;流场演化模式符合经典的Ruelle-Takens模式;流动从定常状态演化至非定常周期性流动时存在流动滞后现象.

轴对称-折叠组合腔CO_2激光器原理性实验研究(英文)

报道了轴对称-折叠组合腔CO2激光器原理性实验研究,激光器能在CW模式下成功运行。研究得到了激光器最佳的气体比率和气体压强。通过研究CO2激光器的不同方面,如激励门电压和输出功率等,发现它们随着放电电流的变化而变化。通过实验得到了激光光束的光斑和聚焦的实验光斑,并模拟了光强分布。激光器已经成功的组建、运行和调试,获得的最大输出功率为58 W。

非对称凹腔橫向阵列压电风扇强化冷却特性研究

基于压电风扇振动拟合函数,利用动网格技术针对多压电风扇系统冷却非对称凹腔结构的三维非定常流动和换热特性开展数值研究,重点阐释了凹腔相对曲率Kr和多风扇振动相位差φ的影响。研究结果表明:凹腔表面时均对流换热系数的非对称分布特征是由于展向相邻风扇相互作用和弦向表面不对称耦合作用引起的;特别是当Kr值降低至2时,非对称凹腔表面时均对流换热系数的非对称分布特征将完全消失,此时振动包络内的传热系数几乎是Kr=6时的两倍;多风扇系统同相振动时(φ=0°,即相邻风扇起振相位相同)所激励的脱落涡尺度明显强于反相振动情况(φ=180°,即相邻风扇起振相位相差180°),使得同一凹腔内同相振动(φ=0°)时包络区内的换热能力明显优于反相振动(φ=180°),此外由于同相振动(φ=0°)产生的间隙涡也增加了邻近风扇间隙内的换热能力。

非对称级联型全光纤Fabry-Perot腔谱特性研究

为了进一步优化光纤光栅法布里-珀罗窄带滤波器的滤波性能，提出了基于光纤布拉格光栅的全光纤型非对称级联法布里-珀罗腔（FBG-FP）结构。通过传输矩阵方法，建立了数学仿真分析模型，推导出FBG-FP结构产生单峰谐振需满足的条件。对其传输特性进行了详尽的理论分析和模拟仿真，数值分析结果表明：通过对光纤布拉格光栅折射率调制深度以及谐振腔长等结构参量的优化组合，可以改善非对称双腔结构谐振光谱的通带平坦性和过渡带滚降特性；双腔FP器件可以得到更高的波长选择度，因此可用作信道化滤波与可调单频光纤激光器。

方形镜对称共焦腔激光模式的数值模拟研究

根据方形镜对称共焦球面镜腔自再现模的表达形式,本文运用数值计算方法,计算了不同阶次的自再现模的振幅分布和强度分布。研究表明,计算结果清晰明了,展示了自再现模振幅和强度的空间分布;图样直观、形象,有助于分析激光振荡模式的场振幅分布和强度分布的特征。