基于平凹多通腔的非线性脉冲压缩技术

采用平凹多通腔和固体薄片组的非线性脉冲光谱展宽与压缩方案开展了100 W皮秒激光非线性脉冲压缩的研究.以多片熔融石英薄片作为非线性介质,在平凹腔中皮秒激光通过自相位调制将光谱宽度由0.24 nm展宽4.8 nm,用光栅对进行色散补偿压缩,实现压缩后的脉冲宽度为483 fs,对应压缩比为22,最终输出飞秒激光的平均功率为44.2 W.相对于常规多通腔方案,该平凹腔结构紧凑,光路稳定性好,压缩比高,非常有利于非线性光谱展宽与压缩的实现.

多通腔非线性脉冲压缩技术的研究进展(特邀)

超快激光在极短的时间内能够达到极高的功率,可以揭示极端的光与物质的相互作用,具有先进的材料加工能力,是产生极紫外(XUV)和高次谐波(HHG)脉冲的理想驱动源,在医疗诊断方面也具有广阔的应用前景。钛宝石(Ti:Sa)激光器自诞生以来,一直是超快激光研究的主流方向,其脉冲宽度很容易达到小于50 fs,但平均功率一直限制在数瓦水平,这限制其在更广泛领域中的应用,掺镱(Yb)晶体激光器的后压缩技术提供了一种获得高平均功率和高峰值功率飞秒脉冲的新方案。随着多通腔(multi-pass cell,MPC)非线性脉冲压缩技术的提出,采用掺镱晶体激光器和MPC非线性脉冲压缩技术相结合产生高功率超短脉冲的方案逐渐得到发展并获得了不错的结果,使实现平均功率超过数千瓦、单脉冲能量达到焦耳量级、脉冲宽度短至几十飞秒的超短超强脉冲成为可能。在文章中,主要介绍了MPC的基本原理,回顾MPC非线性脉冲压缩技术的最新研究进展,并指出该技术的未来发展方向以及前沿应用。

含非线性介质Fabry-Perot腔混沌研究

根据混沌动力学的基本理论 ,计算了含非线性介质Fabry Perot腔动力学方程在其参数下的Lya punov指数分布图。利用Lyapunov指数和动力学特性的对应关系 ,分析出非线性Fabry Perot腔在各种参数下的动力学特性。

基于二维光子晶体非线性效应的全光逻辑门

基于光子晶体非线性效应和线性干涉效应设计了全光异或、非和与逻辑门。应用反演定理拆分较复杂逻辑表达式,通过级联组合设计了全光或非门和四输入与门逻辑器件。本文利用时域有限差分法进行仿真模拟计算,对非线性环形腔的耦合特性进行了分析,然后在信号波长为1.47μm条件下设计了上述逻辑器件,且通过可扩展输入端可设计出更多输入的器件。分析了信号功率对四输入与逻辑器件逻辑功能的影响。结果表明信号光源功率在1.1 W/μm2到3.4 W/μm2之间时,输出端的逻辑对比度均大于10 dB。所设计器件响应时间最短仅1.6 ps,占用面积小,易于扩展与集成,在光处理系统和集成光路中有较大应用前景。

非线性微腔的光学双稳态

基于F-P腔理论,通过引入有效折射率概念,研究了非线性微腔的光学双稳态,给出了相应的解析表达式。理论曲线与其它文献的数值模拟结果相吻合。研究表明,系统要产生双稳态现象,必须对入射光预置一定的偏移量。若介质是聚焦型Kerr介质,入射光波必须红移;反之则蓝移。临界的偏移量是腔共振模线宽的0.866倍。

含负折射率介质非线性Bragg腔的双稳态特性

研究了含负折射率介质一维光子晶体非线性Bragg腔的透射特性、光学增强和双稳态特性·对负折射率介质无色散和有色散非线性Bragg腔及由两种正折射率介质构成的非线性Bragg腔的透射谱、光学增强、缺陷模的线宽、入射光的红移量、双稳态开关阈值进行了比较.含负折射率介质的非线性Bragg腔可显著增大腔内光学增强效应,降低缺陷模的线宽、入射光的红移量和双稳态开关阈值·

方腔内双扩散混合对流非线性格子Boltzmann研究

采用格子Boltzmann方法对方腔内双扩散混合对流的非线性特性进行数值模拟.发热圆位于方腔中心,流体从方腔左侧底部流进,流出位置分别为顶部右侧、中间和左侧三种情况.结果表明,不同参数下的双扩散混合对流存在稳态定常解、周期性振荡解和非周期性振荡解,监测点速度相图分别表现为最终到达一个点、一个封闭环和没有规律的曲线.

腔模红移对非线性微腔双稳态阈值的影响

影响非线性微腔双稳态阈值的因素很多,例如电介质折射率、周期数、缺陷层厚度、谱线宽度等。但是腔模红移起到了十分重要的作用。从理论上分析了红移对双稳态阈值的影响,并作了数值模拟。红移是研究双稳态阈值首先要考虑的问题。

非线性晶体内腔倍频的温度模式分布(英文)

为了提高谐波转换效率和消除温升引起的晶体走离效应,对于非线性晶体温度场分布特点进行了分析与计算.同时研究了基波偏心辐射对KTP晶体温度场的影响.通过对腔内倍频KTP晶体工作特点的分析,建立了方形非线性晶体热模型并首次引入了方形晶体辐射偏心度的定义.基于热传导方程,得到了温度场分布的一般解析表达式.

一维光子晶体非线性微腔的缺陷模和双稳态

为了了解一维光子晶体布喇格非线性微腔产生的缺陷模和双稳态特性,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了缺陷层厚度变化和布喇格镜准周期性对缺陷模和双稳态的影响。研究结果表明,缺陷层厚度增大和折射率递增时,均可使缺陷模向低频方向移动,即布喇格腔共振模红移,因此,只要较小的入射光强就可使腔共振模红移到入射光模而产生阈值较低的双稳态,数值计算与理论分析是一致的。这对光子晶体微腔的设计有一定的意义。

基于F-P腔法的纳米精度非线性误差校准系统研究

为了研究可用于纳米、亚纳米精度的非线性误差校准系统,采用差拍F-P干涉法,在中国计量科学研究院研制的差拍F-P干涉仪基础上,设计并制作了适用于该系统的密封干涉光路的真空系统。通过与电容式测微仪的比对实验,证明了系统的抗干扰能力得到了改善,在大于半波长的测量范围内,系统的非线性度优于3.86nm。

非线性放大环形镜“8”字腔光纤激光器实验研究

使用976nm半导体激光器作为抽运源,对利用非线性放大环形镜(NALM)锁模运行的掺Yb3+光纤激光器进行了实验研究,获得了脉冲宽度43.6ps,中心波长为1053.3nm的锁模脉冲激光输出,光谱宽度8nm,输出功率为0.2mW,重复频率为18.2MHz,经过放大,通过光栅对腔外色散补偿,在腔外产生了宽度616fs的脉冲激光·

三次谐波复合腔回旋管自洽非线性模拟

建立了具有模式变换渐变段的复合腔回旋管的自洽非线性理论，编制了高次回旋谐波注一波互作用计算程序，对三次谐波注一波互作用进行了数值模拟，并且分析了多种因素对工作状态的影响。

Kerr介质腔中非线性J-C模型的腔场谱

研究了Kerr介质腔中非线性J-C模型的腔场谱.导出了初始光场处于任意量子态时腔场谱的计算公式,给出了光场处于数态、相干态和压缩真空态时的数值结果,讨论了Kerr效应和初始场强对腔场谱的影响.发现在光子数态的情况下,n≠1时均为2峰结构,Kerr介质使得中心频率按χ(2n-1)的规律向高频方向移动,并破坏谱结构的双峰对称性;在相干态和压缩真空态情况下,当Kerr效应较弱时,非线性J-C模型中腔场谱的非经典特性较为突出,Kerr效应较强时,呈现多峰结构,谱的结构特征主要由Kerr效应决定,由于原子与腔场的耦合被抑制,腔场谱的非线性特征趋于消失.

等离子体-腔混合模耦合腔行波管非线性注-波互作用分析

用模式展开的方法分析了等离子体 腔混合模耦合腔行波管的非线性注 波互作用过程,导出了其考虑相对论效应的非线性注 波互作用自洽工作方程组。用格林函数法求解各向异性背景等离子体(介电常数张量)下的空间电荷场。编写了计算机模拟软件,用来分析等离子体 腔混合模耦合腔行波管的增益、效率、输出功率、瞬时带宽等重要的非线性特性,计算结果表明:工作在等离子体 腔混合模式下的耦合腔行波管,瞬时带宽达到20%～30%,效率达到50%以上。

非线性原子-腔-光纤系统中的量子关联转移和量子态传输

在光腔被非线性克尔介质充满的原子-腔-光纤系统中,研究了非线性克尔介质对于不同原子系综之间量子态传输和非经典关联(量子纠缠,量子失谐)转移的影响。结果表明非线性克尔介质能够增加目标原子系综间量子态的保真度和非经典关联的数值,减缓保真度和量子关联衰减的速率,从而延长量子态传输和非经典关联转移存在的时间。此外,利用迹距离的度量方法研究了非线性克尔介质对于系统中量子信息流动的影响,发现非线性克尔介质能够减小迹距离衰减的速率,减缓目标原子系综中量子信息的流出,并增加其量子信息存储的时间。

方腔内石蜡固液相变及其非线性特性分析

采用基于焓法的Solidification/Melting模型研究了固相区石蜡受热融化的相变特性以及液相区石蜡的流动特性。结果表明:在相同边界条件下方腔内石蜡融化出现多解现象,融化速率也不同;在液相区,底部石蜡液相区自然对流的流动状态受Ra影响;当Ra=3.5×10^(4)时相空间轨迹表现为一定点;当Ra=2.19×10^(5)时相空间轨迹表现为极限环;当Ra=2.3×10^(6)时相空间轨迹表现为混沌状;控制上下壁面温度恒定,通过改变模型的高度来改变Ra,可以控制液相区流场的最终状态。

水中容腔式压力传感器频响特性的非线性气泡效应分析

根据频响特性试验的状态和测量结果,借用线性模型的层流假设和建模方法,在绝热条件下推导大范围变化压力的非线性气泡效应分析模型,获得与测量曲线一致的计算结果。通过对不同简化条件模型的计算比较,证明影响传感器频响特性分析模型精度的主要因素是气体刚度的非线性效应,压力导数平方项是次要影响因素,液柱长度变化的影响较小。传感器的比刚度决定了液体脉冲压力测量的频响范围,两者不存在线性相关性。气泡效应模型的粘性系数和容腔体积需要根据试验结果进行修正,以计及液体的淤积和表面张力效应,并将流场的紊流效应和不均匀性体现在参数变化中。本模型在不计膜片影响时可用于气体动态压力响应分析。

圆筒形贮腔中微重力液体非线性晃动的数值模拟

本文讨论低重力液体在圆筒形贮腔中的非线性晃动问题。将 AL E(任意的拉格朗日 -欧拉 )运动学描述关系引入到 Navier- Stokes方程中 ,在时间域上采用分步离散方法中的速度修正格式 ,利用Galerkin加权余量方法推导了系统的有限元数值离散方程 ;推导了考虑表面张力效应时有限元边界条件的弱积分形式。推导了自由液面上法向矢量的计算公式。模拟了圆筒形贮腔中低重力液体的非线性晃动 ,并得到了自由液面、波高变化、压力响应等非线性动力特性。揭示了微重力液体非线性晃动的重要特征并将所得结论与现有的实验结果进行了比较。

岩盐溶腔稳定性的非线性大变形分析

采用非线性大变形方法分析了岩盐水溶开采溶腔的稳定性，模拟了溶腔围岩的变形状态，研究了内水压力以及开挖步骤对溶腔稳定性的影响，并提出了溶腔顶板极限跨度的计算方法．