固体激光器微柱透镜耦合系统优化设计

设计了LDA泵浦固体激光器的泵浦耦合系统——微柱透镜阵列.根据光的折反射定律,给出了光线追迹公式,用MATLAB编制了光线追迹程序,分析了微柱透镜阵列与LDA的耦合效果.结果发现,LDA与微柱透镜的相对距离为70μm时LDA整体光束的会聚效果最好.同时完成了对每个LD线阵的快轴发散角的压缩,简化了LDA泵浦全固化激光器的结构.     

基于重叠因子的激光主动成像系统参数分析

重叠因子是分析成像系统收发视场匹配的重要参数。介绍了选通型激光主动成像系统的工作原理,定性分析了系统成像性能与重叠因子的关系。将重叠因子引入了系统的分析设计中。从实际出发,分析计算重叠因子与系统发散角、视场角等参数的关系。结果表明利用重叠因子分析和设计系统发散角等参数的方法是可行的。     

用于气溶胶探测光学雷达的LED光源的研制

LED作为遥感探测光源具有波长丰富、体积小、价格低等优势。本文针对气溶胶探测光学雷达的应用,研制了一款新的LED光源。设计了LED的脉冲驱动电路,使其发出重复频率为100kHz、脉宽为200ns、单脉冲能量为30nJ的脉冲光束。利用ZEMAX软件建立了全内反射式准直器的仿真模型,并结合开普勒望远镜结构设计了两级准直光路,将光源发散角压缩到5.7mrad~22.9mrad范围内。分析了发散角对雷达几何重叠因子的影响规律,雷达系统的盲区不足3m,仿真结果和初步实验表明,雷达系统的探测距离可达210m。验证了LED光源用于气溶胶探测光学雷达的可行性,适用于城市内的近程气溶胶探测。     

纵向应用形式的渐变折射率棒透镜的光学追迹研究

目前渐变折射率透镜的应用,通常都采用其主轴就是光线传播的光轴（横向应用）的形式,未见主轴垂直光轴应用的纵向应用分析说明。为此进行了相关光学追迹,证明直径中间45％以内光线球差很小。通过数据拟合发现光线在这种情况下满足抛物线函数,对今后DLS快轴准直等工作具有重要意义。     

透镜对线偏振光偏振状态影响的初步研究

根据琼斯矩阵理论,采用光线追迹的分析方法,推导得到线偏振光通过平凸透镜的偏振角改变量和出射面光强分布,主要讨论了光轴上点光源和平行光入射时,透镜出射面偏振状态的改变规律,理论与实验结果基本一致.     

地基离轴拉曼-米激光雷达几何因子校正

提出一种提高地基离轴拉曼-米激光雷达系统几何因子校准精度的纯气溶胶校正算法.理论分析了算法的解析表达式和误差影响因素,并与Raman-Klett迭代校正算法进行了对比分析.实验表明算法对激光雷达比估计误差具有不敏感特性.同时讨论了算法得到的几何因子廓线对反演气溶胶消光系数的影响,结果表明在同等激光雷达比估计误差下,纯气溶胶校正算法比Raman-Klett迭代校正算法反演得到的几何因子廓线精度高约2倍以上,并能更好地体现与人类活动密切相关的近地面气溶胶分布情况.      

变折射率介质对成像变形的影响

为了得到由介质折射率不均匀导致的对成像质量的影响规律，选取了4种典型的折射率分布，应用光线追迹算法，得到在视场角、物距和折射率变化幅度共同作用下实际像点与理想像点间偏差的变化曲线．对于轴向折射率分布，其偏差与视场角成线性关系，随折射率变化幅度的增大而增大，但不随物距变化；对于径向折射率分布，其偏差与视场角一般成非线性关系，并随着视场角的增大而增大，而且随折射率变化幅度的增大而增大，物距变化能够导致偏差的显著变化.     

CsLiB6O10晶体光参量振荡器的线宽分析

采用355 nm脉冲激光作为泵浦源,对影响CsLiB6O10晶体光参量振荡器的信号光线宽的各种物理机制进行了数值模拟计算和分析.结果表明,泵浦光的发散角和偏轴方向对信号光线宽的影响较大.     

CsLiB6O10晶体光参量振荡器的线宽分析

采用355nm脉冲激光作为泵浦源,对影响CsLiB_6O_(10)晶体光参量振荡器的信号光线宽的各种物理机制进行了数值模拟计算和分析.结果表明,泵浦光的发散角和偏轴方向对信号光线宽的影响较大。     

拉曼-米激光雷达测温通道残余几何因子修正

拉曼-米激光雷达高低阶拉曼通道的几何因子因不同通道光学器件和探测器的性能差异并非完全一致,会引入近地面温度测量误差,针对这一问题,提出一种修正测温通道残余几何因子的方法. 该方法首先通过探空温度和标定的归一化光谱透过率计算得到高低阶拉曼信号的有效微分散射截面之比,然后从拉曼信号比值中求解出残余几何因子廓线. 利用北京理工大学激光雷达实验室研制的转动拉曼-米激光雷达系统的探测数据,实验验证了该方法的有效性. 结果表明,该方法能较好地修正残余几何因子对温度探测的影响,显著提高近地面1.5 km探测高度内温度反演精度,有助于提高拉曼-米激光雷达对边界层大气的探测能力.      

卫星光通信中接收天线的性能分析

为了获得高性能的接收天线以改善卫星光通信的系统性能,基于电磁波辐射理论,分析了接收光学天线的重要参数,研究了卫星光通信中使用单个光学天线及光学天线阵的性能.对单个光学天线的设计进行了优化,分析了单个光学天线及光学天线阵的相关参数之间的关系.通过仿真,不仅论证了星间激光通信需要极精确的指向角度,且可得出结论,在星间激光通信系统的光学终端中使用光学天线阵具有更大的优势.     

探测对流层底部CO2廓线振动拉曼激光雷达定标实验

基于振动拉曼散射原理,研制了可探测对流层底部大气CO₂浓度分布的激光雷达系统,结合三维光学扫描系统的使用,该激光雷达具备了三维扫描功能,能够实现大气CO₂浓度的空间分布监测. 结合该激光雷达能够实现三维扫描的特点,提出了振动拉曼激光雷达新的定标方法,开展了激光雷达定标实验,实现了该雷达系统的准确定标,从而获得了合肥地区CO₂廓线结果. 对提出的定标实验结果的不确定性进行分析,得出该方法的不确定度为1%,证明了该定标实验方法的可靠性.      

高空钠激光导星的制备与成像研究

本文在首先分析了高空钠层光谱特性和激光光谱的基础上,提出要获得最大激光导星回波信号,激光频率与钠原子频率应满足的匹配关系.采用智能化激光锁频的方式实现了钠层激光导星的制备,采用成像望远镜和单反相机,获得了钠层激光导星图像.同时,借助于激光雷达这一有利工具,获得了钠导星制备与成像中的激光能量、回波光子数等重要参考数据.     

红外空心传能光纤聚焦系统的设计与优化

为了进一步提高光纤传输激光的效率,通过改善中红外光纤输出激光时的光斑及发散角的大小设计了双透镜和两种三透镜光学聚焦系统,并得到相应的光斑图形.运用MATLAB软件对实测的光斑进行模拟计算,得到了光斑的强度分布图,通过分析计算不同聚焦系统中的不同位置处光斑的大小,计算井得到了光束发散角.实验结果表明,3种方案中凸凹凸三透镜聚焦系统效果最佳,输出的光斑直径为0.33 mm,光束的发散角为042°,提高了耦合效率,降低了传输能量的损耗.     

超短光脉冲在圆柱对称性共振介质中的传播特性

摘要:用有限差分方法求解Maxwell和Bloch的联立方程,得到圆柱对称共振介质中超短光传播的规律。计算中解决了在圆柱中心线上Maxwell方程存在发散项1/r以及用圆柱中心线作为边界条件时,中心线上光场值难确定的问题,因而光场只需从圆柱中心计算到圆柱边界,和以圆柱的两条边做为边界条件比较,节省了将近一半的计算时间和计算机存储空间。计算结果表明,在考虑空间效应时,峰面积为2 的超短光脉冲不再以孤子的形式传播,光场的形状将发生变化,变形的程度和光与物质相互作用的强度有关:强度较小时,光场包络在时间和空间两方面都展宽;强度较大时,则发生分裂。光与物质相互作用的强度与光场大小、偶极矩、共振粒子浓度等因素有关。     

分光计调节难点剖析

分光计调节是大学物理实验的一个重要内容,能有效训练学生的实验技能。由于分光计是一种比较精密的光学测量仪器,在调节使用中须按一定的步骤进行,调节过程复杂,其中调节望远镜聚焦于无穷远和望远镜的光轴垂直于公共转轴的过程是实验中花费时间较长的两个环节。文章分析了两个环节中的原理和难点,并介绍了利用倾斜平面镜进行望远镜的光轴垂直于公共转轴的调节方法。实践证明,该方法能够有效加快分光计的调节速度。     

布喇格衍射光强与偏转角度特性研究

基于声光效应,在布喇格衍射条件下,研究一种布喇格衍射光强与偏转角度调制方法。在共轴平面光路系统中,通过一个中间介质,使其改变一种光学透明介质平面与光轴的夹角,实现对激光束及布喇格衍射光强与偏转角度调制,并给出光强大小与角度变化关系。     

激光到达角误差修正方法研究

由于大气介质的不均匀性,导致大气折射率不再是常数,使得激光在大气中传播时产生折射效应,最终使激光束到达角产生误差,影响系统的通信性能.为了减小到达角产生的误差,提高系统的性能,提出了一种利用纯转动拉曼激光雷达修正对流层目标定位误差的方法,根据角度折射误差来调整光源仰角的方法.通过对新方法仿真计算证实,在进行远距离光通信时,经过大气折射误差修正后,可以在很大程度上提高光通信的速率,减小误码率.     

内平动齿轮传动齿廓重叠干涉限制条件研究

研究考虑误差因素时的内平动齿轮传动齿廓重叠干涉限制条件.通过对中心距误差、齿厚偏差、齿距偏差、齿廓偏差等误差的分析,得到齿轮的各种误差对传动转角以及啮合角的影响. 结合齿廓重叠干涉的定义,得到误差因素对齿廓重叠干涉的影响.结果表明,正的中心距误差与齿厚偏差使[Gs](齿廓重叠干涉限制条件最小许用值)减小,负的中心距误差、齿距偏差以及齿廓偏差使[Gs]增大.实验表明,根据本文中公式设计出的内平动齿轮传动齿轮副,不会发生齿廓重叠干涉.