准分子激光前端光束形态控制技术研究

在高功率准分子激光系统中,前端光束形态直接决定着系统输出的光束形态,并直接与靶物理需求密切相关。主要介绍了窄脉冲准分子激光前端光束形态控制的实验研究进展,基于散射法获得了满足系统要求的部分相干源, 直接利用三束激光脉冲堆积获得了平顶整形脉冲,并结合放大实验结果对上述实现方法进行了评价分析。     

LD侧面泵浦Nd:YAG1064 nm/532 nm/660 nm三波长激光器

理论上分析了实现双波长激光同时振荡腔镜反射率等需要满足的条件。实验中利用LD侧面泵浦单根Nd:YAG晶体,同时采用声光调Q与非线性频率变换技术,在3个子谐振腔组成的新型全固态激光实验系统中实现了1 064 nm/532 nm/660 nm三波长激光单独输出与同时输出。在泵浦功率103 W时,1 064 nm激光单独输出功率为15.5 W,532 nm和660 nm激光在声光调制频率分别为10.5 kHz和11.5 kHz时输出功率分别为4.7 W和1.6 W,转换效率分别为4.6%和1.6%。当三波长激光同时输出时,1 064 nm/532 nm/660 nm三波长激光输出功率分别为10.1 W、4.3 W和1.0 W,同时测量输出功率不稳定度均小于2.0%。理论与实验符合较好。     

基于Nd:YAG/V:YAG键合晶体的1338 nm微片激光器研究

基于Nd:YAG/V:YAG键合晶体,在连续和准连续LD端面泵浦条件下,研究了输出波长1 338 nm的被动调Q微片激光器的输出特性。在连续泵浦条件下,最大的输出功率为0.73 W,此时得到稳定的调Q脉冲输出,脉冲宽度为139 ns。在准连续泵浦下,获得了被动锁模调Q激光输出,输出的最大功率为1.01 W,对应的脉冲宽度为80 ns,其中的锁模系列单脉冲宽度约为70 ps。实验结果表明,Nd:YAG/V:YAG键合晶体有利于获得高功率紧凑的1 338 nm脉冲激光输出,同时准连续泵浦能有效地降低激光晶体的热效应从而获得更高功率的激光输出。     

9 W级高功率SESAM锁模Nd∶YVO_4激光器

通过LD端面泵浦Nd∶YVO4晶体,以半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为被动锁模器件,利用ABCD传输矩阵法和MATLAB软件设计具有良好热稳定性和超大稳区的X-型五镜折叠谐振腔,实现了高效率和高功率的连续稳定锁模运转.在泵浦功率30 W时得到1 064nm波长最大9W的稳定锁模输出,脉冲重复频率为108.28MHz,脉宽为9.53ps,对应最大单脉冲能量84.04nJ,激光器的斜效率达到31.7%.以此为种子源放大可直接获得百瓦级高功率锁模激光输出.     

激光偏振态对飞秒激光等离子体中产生的超热电子喷射方向的影响

采用2×10 16 W/cm 2 的超短激光脉冲辐照铝靶,研究了激光偏振态对超热电珑子发射的影响.对s偏振光,向外传播的超热电子射流沿激光偏振方向发射,而对于p偏振光,超热电子射流方向靠近靶面法线方向.文中还通过观测靶背面的X射线韧致辐射,对p,s偏振光产生的向内传播的超热电子行为进行了研究.     

采用啁啾反射镜色散补偿的7fs掺钛蓝宝石激光振荡器

通过对钛宝石激光晶体及空气色散的计算分析,仅采用四镜腔结构的啁啾镜色散补偿激光振荡器,在3.1W的抽运功率下,直接产生了平均功率340mW,最短脉宽小于7 fs的周期量级脉冲输出.该激光的重复率为173MHz,中心波长约791 nm,光谱全宽覆盖了从600～900nm的范围.这是目前国际上所能获得亚10 fs激光脉冲的最简化腔型结构.     

采用啁啾反射镜色散补偿的7 fs掺钛蓝宝石激光振荡器

通过对钛宝石激光晶体及空气色散的计算分析,仅采用四镜腔结构的啁啾镜色散补偿激光振荡器,在3.1 W的抽运功率下,直接产生了平均功率340 mW,最短脉宽小于7 fs的周期量级脉冲输出.该激光的重复率为173 MHz,中心波长约791 nm,光谱全宽覆盖了从600～900 nm的范围.这是目前国际上所能获得亚10 fs激光脉冲的最简化腔型结构.     

超短脉冲激光及其应用

评述了国际上超短脉冲激光技术的最新研究进展以及超短脉冲激光在超高速光通讯、海量信息存储、光合作用研究、化学反应过程研究等领域广泛的应用状况     

基于MgO:PPLN的高功率2μm光参量振荡器

采用1m激光泵浦周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡器（MgO:PPLN OPO）,实现了高功率2m近红外激光输出.采用Nd:YVO4激光器产生的1m激光泵浦MgO:PPLN OPO,在泵浦功率为7.2W时,获得了5.3W的2m激光输出,转换效率为74％.为进一步获得更高功率的红外激光输出,泵浦源改用Nd:YAG激光器,并对其进行优化设计,提高了Nd:YAG激光器的输出功率和光束质量,用其泵浦MgO:PPLN OPO,在泵浦功率为25W时,获得了9.5W的2m激光输出.     

非线性介质中超短激光脉冲的传播

系统评述了近几年有关超短脉冲传播理论及实验研究成果．针对超短脉冲在非线性介质中传播的加宽失真现象,探讨了非线性介质中超短激光脉冲传播存在的问题及其研究现状与发展趋势．     

一种大功率超短脉冲激光器的设计

设计了一种新型大功率超短脉冲激光器,将两种传统产生超短脉冲的方法(调Q和锁模)有效的结合起来,并对激光器的各个环节的设计作了说明。为了获得更大的功率采用了电光"腔倒空"直腔调Q法和LDA侧面泵浦,为了获得脉宽更窄的超短脉冲采用了半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术。     

二维超精密定位系统设计与仿真

在分析对比了两种典型柔性铰链机构运动特性的基础上,设计了一种无耦合位移、应力集中低的改进复合双平行四杆机构,并用该机构构成了微动系统。微动系统理论分析与有限元仿真的结果表明,该微动系统的设计达到要求。     

超高速FFT处理器的研究

提出了在现场可编程门阵列(FPGA)上实现512点基-8快速傅里叶变换(FFT)算法的设计方案.方案采用了单芯片超高速的FFT处理器结构,满足了实时信号的处理要求.通过采用基-8算法、流水线结构以及32位的浮点数据,提高了FFT的运算速度并减少了FPGA内部的资源占用.本设计方案在100MHz的时钟下,完成了512点基-8 FFT运算需要,满足了高速数字信号处理的要求.     

UWB的调制与多址技术

超宽带无线电是通信领域的一种全新技术，有着广阔的应用前景。它是一种基带无载波短脉冲，不同干使用正弦载波的传统通信系统。在综合分析大量文献基础上，总结了目前UWB的几种调制方式与多址技术，并比较了TH-BPSK与TH-PPM系统性能，最后给出了两种情况的模拟结果，一种情况是在单用户BER=1E-3时，用户数与AP的关系，另一种情况是在用户速率保持不变时，系统的BER与用户数的关系。     

超高精度定位系统及线性补偿研究

依据一个带有宏定位和微定位的超高精度定位系统设计，应用弹性力学理论进行精定位台的静、动参数的分析和估算，确定了系统的自然频率，并由此设计出双伺服环的控制系统。控制系统由2根循环滚珠丝杠构成宏定位，3个压电驱动器构成微定位。在系统软件中，采用Chebyshev数字滤波器进行去噪，使整个定位系统控制在200mm的行程中，其定位精度达到了8nm。对于由压电驱动器（PZT）的迟滞和非线性特性而产生的系统重复运动误差，系统采用EMM（Exact Model Matching)控制策略，最终实现正向和反向运行的误差量比补偿前降低5倍以上，使得正反向运动几乎落在同一曲线内，实现了对压印光刻工艺集成电路制造中的高精度定位要求。     

具有带阻特性的超宽带天线

提出了一种新型共面波导(CPW)馈电的,具有带阻特性的平面单极子超宽带(UWB)天线.为了抑制与WLAN、WiMax系统的干扰,通过在天线平面上开槽,从而达到了在天线频段上的带阻特性.该天线回波损耗S11≤-10dB的工作频带带宽达到了2.75～11GHz,并且在2.75～3.29GHz、4.1～4.9GHz、6.08～8GHz频带内形成阻带.利用电磁仿真软件优化,并绘出天线的方向图,结果表明该设计方法的有效性.     

纳米二氧化硅改性紫外光固化涂料研究

用表面活性剂和硅烷偶联剂对纳米SiO2进行表面处理，将其填充到紫外光固化涂料中，黏度测定和SEM观察表明，SiO2粒子在涂料中分散性好。对涂料进行硬度测定和热失重分析，结果表明：SiO2的加入使涂料固化后的硬度有显著提高，耐热性也有所改善。     

TH-BPSK与TH-PPM超宽带系统性能分析及比较

对于使用窄脉冲传输数据的超宽带系统,从理论上分析了在TH-BPSK和TH-PPM两种调制方式下系统的信干噪比,从概率角度详细估计了系统噪声的影响。然后对两种调制方式下系统的性能进行了比较,在单用户情形下得到TH-BPSK系统性能恒比TH-PPM好的结论;在考虑系统噪声的多用户情形下给出了一个判决量的计算公式,该判决量仅由基本接收脉冲波形和用户数决定,根据判决量的值可以判断是TH-PPM系统性能好还是TH-BPSK系统性能好。文中给出了应用高斯各阶导数作接收脉冲时系统的信干噪比随用户数的变化情况。结果表明用高斯函数的各阶导数作接收脉冲时,TH-BPSK系统性能比TH-PPM系统性能好。     

超宽带无线技术的应用前景及其挑战

从超宽带(UWB)无线技术产生的背景出发,概括了UWB系统的特点,讨论了UWB的应用前景;同时指出,UWB利用的是频谱重叠技术,频带非常之宽,有许多课题有待于去解决;最后提出了一种UWB抗干扰系统的实现方案。