聚焦非线性声场中耗损媒质的非线性声参量B/A 定征

对圆形活塞聚焦换能器在耗损媒质中产生的基波及二次谐波声场进行了理论分析，并对焦点处的基波及二次谐波幅值关系进行了讨论．在高线性聚焦增益条件下提出了用插入取代法测量非线性声参量的新方法，并对部分生物组织的非线性声参量Ｂ／Ａ值进行了实验测量．

非线性合成孔径聚焦超声成像

论文介绍了合成孔径聚焦超声成像系统原理。建立了一个无损检测超声成像系统。同时,为了进一步提高分辨率;设计了基于相关系数的非线性合成孔径聚焦算法。然后利用此算法对试块成像,结果表明,与延时叠加合成孔径算法相比,基于相关性分析的非线性合成孔径算法提高了图像的分辨率,改善了图像质量。

非线性自聚焦和发散锥型梯度折射率棒中的两正交偏振光束

研究两正交偏振高斯光束经克尔非线性自聚焦和发散锥型梯度折射率棒的传播特性。求解了两光束无量纲束宽参量的耦合微分方程。

非线性聚焦生成畸形波规律之研究

非线性聚焦是畸形波生成的一种可能机理。采用可以描述非线性聚焦现象的四阶修正非线性薛定谔方程,模拟了边带扰动条件下波列空间演化过程中畸形波的生成。不同初始边带扰动条件和不同波陡等情况下的数值试验结果表明,满足边带不稳定性条件时,初始边带扰动条件和波陡对畸形波的生成具有重要的影响,并给出了畸形波生成的规律。

基于空间分辨法分析时间低相干光自聚焦效应

时间低相干光由于其瞬时宽带的物理特性,在激光惯性约束聚变中得到了广泛的关注.然而其复杂的时间尖峰结构或将诱导非线性自聚焦效应的放大.同时,传统的非线性自聚焦特征数值的测试方法中,多数材料的表面损伤先于体内自聚焦成丝损伤发生,这为对比不同激光的非线性效应带来巨大影响.本文利用短焦距透镜对熔石英进行紧聚焦,通过调节入射激光能量,在避免前表面损伤的前提下,诱导熔石英产生自聚焦成丝损伤.随后通过理论计算对光束在样品体内传输过程的光斑变化进行空间分辨处理,并得到对应细分位置的非线性数值.最终将各个位置对应的非线性相位变化值进行积分,得到前表面无损条件下材料的非线性自聚焦特征数值.测试结果表明时间低相干光的非线性自聚焦效应比传统单模脉冲激光更强.本文不仅设计了一套更加精确的对比不同激光非线性效应的测试方法,同时也探明了时间相干性对于非线性自聚焦效应的影响机制,为高功率时间低相干激光器的设计提供理论依据和参考.

基于高阶谱方法的非线性聚焦波下船体运动的模拟

为了研究入射波浪的非线性对船舶运动的影响,提出了一种新的描述船体运动的非线性时域混杂方法。将高阶谱(HOS)方法引入船舶时域运动计算模型中,用来模拟非线性入射波浪场,在瞬时湿表面上实时积分,求得船舶遭遇波浪时的非线性入射波浪力和非线性回复力,在弱散射假定下建立非线性波浪中船舶的运动方程。当HOS中摄动阶数为1时,船体运动模拟结果与规则波下试验的RAO结果对比良好,验证了改进后的时域模型的可行性和有效性。当HOS中摄动阶数为3时,非线性波浪场演化结果与聚焦波的试验数据对比,验证了入射波模型的正确性。分析了非线性入射波浪间的相互作用,并以WigleyⅢ为对象,计算分析不同波幅的聚焦波下船体时域运动响应,进一步考察波浪的高阶非线性对船舶受力和运动的影响。研究表明,非线性波浪的相互作用对波浪的频率分布、聚焦结果以及入射波浪场的压强分布有显著的影响,对船体的入射波浪力以及垂荡运动的影响最为显著,非线性的影响随着聚焦波幅的增大而变大。

大气非线性自聚焦效应对艾里光束上行大气传输的影响

采用数值模拟方法研究了大气非线性自聚焦效应对艾里光束上行大气传输特性和光束质量的影响,结果表明:大气自聚焦效应随着艾里光束指数截断因子的增大而增强,并会导致艾里光束的实际焦点向靶面移动。采用预散焦方法可使靶面上的光束始终保持艾里轮廓,同时可使靶面光强得到显著提高。本文得到了预散焦的焦距公式,并证实了其有效性。研究发现:预散焦后,即使光束功率远远超过了自聚焦临界功率,非均匀大气的自聚焦效应也不会破坏艾里光束的自加速特性,有助于地基激光束避开障碍物,清除空间碎片。在相同的功率下,艾里光束相比高斯光束在碎片靶面上有更高光强,并且艾里光束具有更强的抵抗自聚焦效应的能力。因此,艾里光束比高斯光束更适合地基激光对空间碎片的清除。

非线性光学概论

O437 99063676理想自聚焦和自散焦光限幅的分析=Analysis ofperfect self—focsing and self—defocusing ofpower limiting[刊,中]/韩萍(北方交通大学物理系. 北京(100044))∥激光与红外.—1999,29(2).—85—87分析产生非线性相移的光束在一个附加线性透镜焦平面区域的强度分布图,研究非线性自聚焦和自散焦的机制,以期获得理想自聚焦、自散焦光限幅的能力。图2参6(李瑞琴)

基于极点对称模态分解方法的聚焦波群演化特性研究

应用相位聚焦技术在船模拖曳水池生成了基于等波陡谱的聚焦波群,采用极点对称模态分解(Extreme-point Symmetric Mode Decomposition,ESMD)方法研究了不同组成波带宽、不同聚焦波幅的聚焦波群的演化特性,重点分析了破碎与非破碎工况聚焦波群波面升高时间历程模态函数的瞬时频率、瞬时振幅和总能量的演化特性,研究发现基于总能量演化的聚焦位置分析可以较为准确地识别非破碎聚焦波群的实际聚焦位置,可以有效地描述聚焦波群发生破碎后继续传播和聚焦的演化过程,这些发现有助于深入理解非线性瞬态聚焦波群的演化特性。

受控非线性自聚焦

在高功率密度激光作用下，某些线性介质中会产生非线性自聚焦现象。非线性自聚焦的产生过程具有丰富的内涵。在一定条件下它是可控的．受控成模后在线性介质中传播保持其模不变。

强激光非线性自聚焦效应的研究

利用"星光Ⅱ"激光装置,观察到激光在硅酸盐介质传输中的非线性自聚焦现象;研究了输出光束质量随B积分的变化规律.实验研究表明,在入射光束质量变化不大的情况下,B积分比较小时,输出光束的质量基本上不发生变化;当B积分增大到一定值后,随B积分的增大,光束分裂为许多细光束,光束质量急剧变差.实验表明,对于"星光Ⅱ"激光装置的输出光束,B积分小于1.8,非线性效应对输出光束质量的影响比较小. 研究了入射光束质量对非线性自聚焦效应的影响.实验和理论研究表明,质量好的入射光束,输出光束质量急剧变坏时对应的B积分较大.此外,引入PSD方法分析了光束强度分布的粗糙程度.对不同的B积分,同样频率的调制,非线性增长速度不同.计算了实验所测光场频率大于1 mm-1的光场的RMS值,给出了光束RMS与B积分的关系曲线,研究了输出光束质量随B积分的变化规律,比较准确地解释了实验观察到的现象.(OA8)

高功率激光器非线性自聚焦效应的补偿

高功率激光器中的非线性自聚焦效应是造成光学元件膜层破坏、制约输出峰值功率的主要原因.通常采用B积分值来衡量非线性自聚焦效应的强弱.为了提高输出峰值功率,Roth等利用半导体材料砷化镓所提供的负的非线性相移以补偿自聚焦效应所产生的正非线性相移.但是,采用半导体材料会由于强烈的双光子吸收效应引入较大的损耗,同时这种方法还伴随着补偿量调整的不便. 本文提出利用二阶级联非线性过程所产生的非线性相移以补偿非线性自聚焦效应.理论模拟计算和实验结果都表明:采用该法可以有效地抵消非线性自聚焦效应.(OB15)

颗粒填充复合炸药裂纹缺陷的高信噪比超声成像方法

高聚物黏结炸药(PBX)是一类由炸药造型颗粒高度填充和少量黏结剂构成的复合材料,其内部裂纹的有效检出对结构完整性评价和安全可靠性评估具有重要意义.PBX因其特殊的细观结构特征呈现出声速低、衰减强的特点,利用传统线性超声聚焦成像时,超声波在颗粒边界发生的多重反射会造成重构图像信噪比低,裂纹特征淹没在背景噪声中,难以有效识别.为改善成像信噪比,提出一种基带非线性合成聚焦(BB-NSF)超声相控阵成像算法,充分利用全矩阵数据中各通道接收信号的空间相干性,增强缺陷位置图像强度的同时抑制了背景噪声,再结合PBX曲面构形特征对算法的延时法则进行修正,实现了曲面构形PBX不同取向裂纹缺陷的高信噪比成像,并对重构图像质量和成像效率进行了定量对比评价.结果表明,BB-NSF算法可有效地抑制背景噪声,显著地改善PBX裂纹检出能力.BB-NSF算法中的信号空间相干度p是影响图像信噪比的关键参数.p值大于2.0时,PBX裂纹缺陷超声重构图像的信噪比相比于传统的全聚焦成像算法可以提升10 dB以上.随着p值增加,重构图像的信噪比可以得到进一步提升,而计算效率保持稳定,体现出BB-NSF算法在强衰减复合材料内部缺陷成像方面的优势和应用前景.

基于光线光学的非线性自聚焦现象的仿真分析

采用光线光学方法对非线性自聚焦现象进行仿真,能够从宏观上直观地体现强激光的传输过程,同时避免采用近轴近似、自相似近似等.本文采用在光传输路径上垂直于光轴切片的方法,将光的非线性传输转化为切片上的光对折射率的调制作用和切片间的线性传输.在切片端面上统计光强后对量化误差进行了抑制,而线性传输过程采用了亚当斯法求解光线方程从而解决了龙格库塔法等不能用于非线性光传输仿真的问题.仿真结果显示,强激光自聚焦在轴上有多个焦点,且第一个焦点的位置随光功率的增大而更靠近入射位置;由于追迹的是实际光线,故可以得到近轴区以外区域自聚焦及成丝(环)的情况,这对于强激光系统安全是有重要意义的.利用已有的同样基于光线追迹方法的光学设计、仿真软件,可以把非线性自聚焦介质和线性介质结合起来,仿真光在实际强激光系统中的传输.

高功率激光系统中全息“热像”效应

对高功率激光系统中存在的一种类似于小尺度自聚焦的非线性过程———"热像"效应进行了理论分析和模拟计算。当一束经过遮光物调制的激光光束通过非线性介质后,在随后的光路上将产生一个亮点,即"热像"。"热像"处的光强比背景光强大几倍,因此位于"热像"附近位置的光学元件很可能遭受损伤。从全息成像的角度对"热像"的形成过程进行了分析。结果表明:"热像"的位置处于以非线性介质为中心与遮光物大约对称的地方,"热像"的光强是原始光强的(1+B)2倍。计算机模拟与理论计算结果吻合较好,验证了上述结果。

超高光束质量研究

提出了边界波具有π跃变性质的假说，作为惠更斯—菲涅耳原理的补充。根据该假说，在腔外和腔内实现了一系列新光束。重要的是，实现了等效光束质量因子小于１的新光束ＣＯ２激光器。这可看作是可控非线性自聚焦的结果。

三-α-(2,4-二甲基-3-戊氧基)溴硼亚酞菁的三阶非线性光学性质研究

应用Z扫描技术,在波长为532nm、脉宽为8ns条件下,对一种新型亚酞菁配合物三-α-(2,4-二甲基-3-戊氧基)溴硼亚酞菁的三阶非线性光学特性进行了研究,结果发现,该新化合物有较强的反饱和吸收(β=3.7×10-10m/W)效应和非线性自聚焦折射效应(n2=7.2×10-11esu),其三阶非线性极化率χ(3)=1.1×10-11esu.分析了溴硼亚酞菁配合物特殊的锥形分子结构和重原子溴的轴向配位等因素对其三阶非线性光学性质的重要影响.

超高光束质量研究及进展

超高光束质量研究及进展王绍民赵道木（杭州大学物理系３１００２８）基模高斯光束被认为是理想光束，或是衍射极限光束。是否有可能实现一种光束超过高斯光束，便是本文要研究的内容。提出了边界波具有π跃变性质的假说，作为惠更斯－菲涅耳原理的补充。根据边界衍射波理...

球差对高功率激光上行大气传输光束质量的影响

地基激光空间碎片清除等激光烧蚀推进在太空中的应用中,激光功率已远超过大气非线性自聚焦临界功率,因此自聚焦效应是影响光束质量的重要因素.此外,由于高功率激光产生过程中的非线性效应,光束常伴有球差.本文采用数值模拟方法,研究了球差对高功率激光上行大气传输光束质量的影响.研究表明:对于大尺寸(光束发射尺寸)光束,利用正球差可提高靶面光强.然而,对于小尺寸光束,则需利用负球差提高靶面光强.并且,大尺寸比小尺寸光束更适合地基激光空间碎片清除等应用.在线性衍射效应和非线性自聚焦效应共同作用下,存在一个最佳发射功率使得靶面光强最大化,本文拟合出了大尺寸光束的最佳发射功率的公式.另一方面,由于衍射、自聚焦和球差均导致焦移,这使得靶面光束质量变差.本文推导出了大尺寸光束情况下透镜修正焦距公式,这样可把将实际焦点移至靶面,从而提高靶面光束质量.本文所得结论具有重要的理论和实际应用意义.

纳秒激光水击穿成丝实验研究

为了研究水与纳秒激光相互作用的现象,利用相机拍摄了经显微镜放大之后的击穿区域的图像。激光射入水中后,若激光功率超过击穿阈值,水被击穿,在传播方向上形成纺锤形状的等离子体光点,同时在纵向上出现光束分裂和多丝现象。增大入射能量,传输方向上光点变密,纵向上多丝现象更加明显。利用B-T理论模拟了一维光场经调制之后的光场分布,与实验结果吻合较好。