Diffracted field distribution from a knife-edge truncated semi-Gaussian beam as an atomic （molecular） mirror

We investigate the diffraction characteristics of an incident Gaussian beam cut by a straight edge bounding a semi-infinite opaque plane using Kirchhoff scalar wave theory in the Fresnel limit, and propose a new and simple mirror scheme to reflect atoms by using the intensity gradient induced by a blue-detuned semi-Gaussian laser beam. The optical potential of the diffracted light of the knife-cut semi-Gaussian beam for 85 Rb atom and its spontaneous emission probability are calculated and compared with the performance of the evanescent-wave mirror. Our study shows that the optical potential of the diffracted light of the semi-Gaussian beam is far higher than that of the evanescent light wave, and the maximum normal velocity of the incident atoms can be far greater than that of the evanescent light wave under the same parameters, so the blue-detuned semioGaussian beam, as a novel atomic mirror, can be used to efficiently reflect cold atoms with a normal velocity of greater than 1 m/s. However, the intensity gradient （force） of the diffracted light of the semi-Gaussian-beam is much smaller than that of the evanescent light wave, so its spontaneous emission probability is greater than that from the evanescent-wave when the normal velocity of incident atoms is greater.

高斯光束整形为平顶光束的非球面镜系统设计与优化

本文利用费米-狄拉克函数建立了平面顶部的光束模型,并对其进行了理论推导。然后,利用光学仿真软件建立高斯光束整型系统模型,利用光场的物理光学传播规律追踪光学系统,得出了光束的强度分布及特征,并分析仿真结果,该结果可为高斯光束整形为平顶光束的非球面镜系统奠定理论基础。

高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究

为了获得高光束质量的脉冲固体激光输出,研究了高斯非稳腔固体激光器的模式分布。运用边界有限元法将谐振腔内光场衍射积分方程转化成矩阵方程组,模拟分析了平凸高斯非稳腔内光阑位置、孔径大小以及高斯镜参数对输出光束模式的影响。基于理论模拟结果对激光器结构参数进行了优化,分别测量了腔内不同光阑位置和孔径下的激光器输出光束振幅及模式分布情况。在光阑半径为1 mm、光阑距高斯镜为150 mm、泵浦电压为900 V的实验条件下,光束质量Mx2=1.9、My2=2.3,激光最大输出能量为280 mJ的高光束质量激光输出。实验结果表明,在腔内加入选模光阑以及优化高斯镜参数可以进一步改善腔内模式分布,获得高光束质量激光输出,这与理论模拟结果基本相符。

高斯反射镜及其倾斜对平凹腔激光场分布的影响

从菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式出发,运用边界元法数值计算了平凹腔平面镜均匀反射率时倾斜和未倾斜情况下基模的场强分布、相位分布和本征值,同时与高斯反射率平面镜在腔镜倾斜时的情况做了比较。研究表明,腔镜倾斜使激光场模式分布沿发生倾斜的方向向镜边缘偏移,而且在腔镜倾斜较严重时模式分布发生畸变,不再是对称的高斯分布,基模本征值随倾斜角增大而变小,光束远场分布变差。同等条件下,高斯反射率平凹腔腔镜倾斜对谐振腔引起的模畸变小于均匀反射率平凹腔,且基模光场及本征值随镜倾斜的变化关系稍不同于均匀反射率平凹腔。

高斯镜平凹腔激光场模式特性研究

运用边界元法数值计算了平凹谐振腔具有高斯反射镜情况下的场强分布和相位分布,考察了高斯反射镜谐振腔的模鉴别规律和增大模半径的规律.高斯反射率镜平凹腔可扩大模式本征值差,具有模鉴别能力,中心反射率大小对选模能力也有影响,但对基模半径无影响.

高斯镜平凸非稳腔本征模场的有限元数值计算

为了研究激光在高斯镜平凸非稳腔中的模式和相位特征,在SIEGMAN分析多元件非稳腔的理论基础上,采用有限元数值方法计算耦合输出镜镜面反射率为高斯分布的圆镜平凸非稳腔本征模场分布。将光场在腔内一次往返的ABCD系数代入惠更斯-基尔霍夫衍射积分方程,可以写出光场往返一次的衍射积分方程。将镜面分割成若干个等宽圆环,把衍射积分方程转化成矩阵相乘形式,经过数值计算,得到理想空腔和非共轴空腔优先起振的光场本征模式分布结果与相位特性。计算结果表明,当合适选择输出镜半径与高斯反射率分布,可以得到光斑半径为0.3 cm的基模高斯光束输出,此计算结果与实验结果相符。同时也讨论了耦合输出镜对光束质量的影响。

地下直埋发热管稳态温度场计算新方法-模拟热荷法的研究

为了寻找一种既可真实反映电缆实际情况,又可简便、快速计算电缆温度场的方法,笔者根据温度场和电场的相似性,提出了一种计算地下直埋发热管稳态温度场的新方法—模拟热荷法。首选利用换热量相等的原则,将地表空气对流换热系数等效为一定厚度的土壤,在发热管芯和空气中用模拟热荷代替原来的发热管损耗和空气对土壤温度场的影响;然后根据镜像法,按照地表空气等温、导体等温列出约束方程组;最后利用高斯法求解方程组,求得地下直埋发热管稳态温度场的分布。试验及有限元Ansys仿真验证了模拟热荷法在地下直埋发热管稳态温度场计算中的有效性。

高斯反射率输出镜改善光束质量的实验研究

非稳腔能产生大体积基模,具有好的空间选模特性,但在固体调Q激光器中,由于孔径光阑和热畸变的影响,非稳腔输出的横模并不光滑。使用高斯反射率耦合输出镜可较好地改善其输出光束质量,设计了平-凸非稳腔,使用Nd:YAG,电光调Q固体激光器进行实验,获得了较为平滑的远场光强分布,实验结果表明高斯反射率输出镜可较好地改善固体激光器中非稳腔输出光束质量。

弱高斯光阑近似和相位共轭腔

本文证明了在弱高斯光阑近似下，相位共轭腔中不存在确定模，只有当非弱高斯光阑处于腔中或相位共轭镜之前，相位共轭腔才具有确定的模。

用双平面反射镜构成位错产生光学漩涡

我们给出了一种简单的产生光学漩涡的方法,当一束高斯光束对称地照射在两块略微相互倾斜的平面反射镜上时,实验显示在远场形成了涡旋光束。我们给出了产生该涡旋光的机理和产生涡旋的条件,并且进行了数值模拟。该方法简单易行,不受波长限制,转换效率高。

高斯光束整形为平顶光束的双凸非球面镜的数值模拟与分析

在高斯光束整形为平顶光束的理论基础上,通过数值模拟,具体分析几个特性参数对两个凸非球面镜的子午截面曲线的影响,根据ZEMAX等光学软件对非球面镜子午截面曲线表达式输入要求,拟合得到误差尽可能小的双凸非球面镜系统结构。

高斯镜参数对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响

实验研究了输出镜为不同参数高斯镜时,偏心对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响及激光器的输出特性。仅当光轴与激光晶体中心轴、Q开关中心轴一致,且经过高斯镜反射率中心时,可同时实现最大能量、最窄脉冲宽度和最小发散角输出。存在偏心时,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越大,则能量下降越多,脉冲宽度和发散角增大越大。对于反射率半径为2.5 mm和中心反射率为30%的高斯输出镜,偏心0.5 mm时,能量降低7%,脉冲宽度增宽33%,发散角增大20%。激光性能方面,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越小,光束质量越好,但效率低。综合考虑偏心影响和激光性能,反射率半径为2.75 mm和中心反射率为20%的高斯镜作为输出镜最佳。泵浦能量为984 mJ时,获得了能量128 mJ,脉冲宽度7.3 ns,光束质量M^(2)因子约4.6的1 064 nm激光输出,对应光光转换效率为13%。实验结果为激光器设计和装调提供了参考。

腔镜热变形对高斯镜平凹腔激光场模式的影响

用边界元素法把具有高斯反射镜的平凹腔的衍射积分方程转化为有限阶的矩阵方程,并计算了具有高斯反射镜的平凹腔当平面输出镜发生呈高斯分布的镜面变形时谐振腔基模的场强、相位分布和本征值.结果表明,当变形量较小时,高斯镜平凹腔基模光场半径随腔镜变形量的增大而增大,但不发生畸变,远场分布基本上不受影响,本征值下降甚微,这有效地保持了激光束的质量和功率输出,并利于增益介质的利用.仅当变形量较大,如当中心变形量达到1.2λ以上时,光场分布才发生畸变,远场光斑聚焦特性和中心强度下降,基模本征值也随变形量的增加大幅下降.

物镜后型多面镜激光扫描系统的光学特性

本文从高斯光束理论出发,讨论物镜后型多面镜激光扫描系统的扫描像点轨迹、分辨率、场深、扫描非线性、过充满和欠充满等光学特性,以探讨设计的规律性。

相位型高斯变反射率镜非稳腔的模式

用Fox-Li的方法对相位型高斯反射率镜非稳腔的模式进行了理论分析和数值计算，结果表明其模式优于常规光腔，光场的径向分布为高斯型。但腔镜上光束的相位在径向存在着不均匀的扰动，扰动会使输出光束波前产生相位畸变，这对输出光束的光束质量有一定的影响。

高斯镜平凹腔腔外光束特性的数值分析

运用边界有限元法,计算了平凹谐振腔具有高斯反射镜情况下的场强分布和相位分布,考察了高斯反射镜谐振腔的模鉴别规律和增大模半径的规律.指出:高斯反射率镜平凹腔可扩大模式本征值差,具有模鉴别能力;中心反射率大小对选模能力也有影响,但对基模半径无影响;高斯镜具有对输出光束整形的功能.

激光谐振腔研究的一些新进展

本文介绍了固体激光谐振腔研究所取得的某些新进展。

大口径超长焦距紧凑型光学系统设计

为满足空间遥感光学系统结构紧凑、体积小以及高分辨率的需求,提出了一种长焦距紧凑型光学系统的设计方法。基于高斯光学和初级像差理论,创建了同轴四反射镜系统的初始结构,通过视场偏置的方法避免二次遮拦。对设计的大口径超长焦距同轴偏视场四反射光学系统进行优化,系统口径1 800mm,有效焦距25 000mm,全视场角1°×0.1°。设计结果表明,系统设计波像差优于λ/50(λ=632.8nm),全视场相对畸变小于0.4%,光学筒长仅为有效焦距的1/10,结构简单紧凑,像质接近衍射极限,对大口径超长焦距空间遥感光学系统的设计具有一定的借鉴作用。

几种变反射率腔镜边界衍射光场强度的理论分析与比较

根据边界衍射波理论，对反射率呈高斯类函数（ｎ＝ ２）、抛物类函数（ｎ＝ １， ２）以及线性坡度递减分布的腔镜的边界衍射光场作了分析和比较，结果表明了反射率呈高斯类函数分布的腔镜能更有效地减弱边界衍射光场，获得高质量的准几何光学近似的基模光场．

干涉SAR的二维相位展开算法研究

该文讨论了干涉合成孔径雷达(INSAR)的二维相位展开算法。先简要给出了INSAR相位差图(干涉相位图)误差的统计特性,并说明了该误差可以近似为高斯型噪声。然后介绍了利用FFT的最小二乘的二维相位展开算法(简称LS-FFT),实验表明LS-FFT法对高斯白噪声具有很好的抗干扰性(Robustness)。最后,提出了LS-FFT算法的并行处理想法,计算机模拟结果也证实了该想法的正确。