半导体激光光强分布的部分相干模型

激光远场光强分布一般与输出功率大小有关,在相同功率水平下,不同激光二极管的远场分布往往不同,因此需要一种模型能全面地描述不同半导体激光器在各种情况下的远场分布。根据半导体激光器发出的激光具有部分相干性和双光束的部分相干性原理,利用瑞利F索莫菲衍射积分公式,提出并推导得出了描述半导体激光远场分布的新理论模型。在激光二极管远场光强慢轴方向理论模型可表示为*,已观察到的远场光强分布与曲线符合得更准确。和已有的一些理论模型相比,新模型不但有可靠的推理论据,而且能够通过*等参数的调整来描述不同激光二极管光强的远场分布。(注：*表示公式,见正文)
     

半导体激光光强分布的部分相干模型

激光远场光强分布一般与输出功率大小有关,在相同功率水平下,不同激光二极管的远场分布往往不同,因此需要一种模型能全面地描述不同半导体激光器在各种情况下的远场分布.根据半导体激光器发出的激光具有部分相干性和双光束的部分相干性原理,利用瑞利-索莫菲衍射积分公式,提出并推导得出了描述半导体激光远场分布的新理论模型.在激光二极管远场光强慢轴方向理论模型可表示为I(O,θ,z)=I0(z)cos4θ·[1+2γcos(4πα/λ sinθ+ψ]exp[-2π2/qλ2sin2θ],已观察到的远场光强分布与曲线符合得更准确.和已有的一些理论模型相比,新模型不但有可靠的推理论据,而且能够通过q、γ、ψ等参数的调整来描述不同激光二极管光强的远场分布.     

高功率半导体激光器阵列远场光束特性研究

为研究高功率半导体激光器阵列(HLDA)远场光束分布和传输特性,基于亥姆霍兹方程的远场解,提出HLDA的远场分布模型.实验表明:测试数据与理论模型吻合很好,在95%能量分布区域内,HLDA理论模型拟合测量数据的误差小于5%.基于该理论模型,仿真分析了HLDA光束截面光强分布、传输中心轴光强分布、光束束宽等特性.     

圆柱形光电探测器透镜聚光特性研究

运用透镜聚光原理,以光线追迹法建立平行光偏转角α与透镜焦距、光强分布的光学仿真模型,模拟仿真得到随偏转角α的变化焦平面聚焦光斑位置与光强分布图,进一步研究分析光焦斑位置大小变化、焦距长度和光强分布特性.结果表明:平行主光轴的入射光线经透镜后光斑区域集中、光强分布均匀,并且随α的增大,焦斑中心位置偏离主光轴越大,且焦斑区域的光强分布越不均匀.结论为光电探测器设计需要确定圆柱的高度和半径等参数提供了理论参考依据.     

激光谐振腔光场及远场分布的数值模拟系统

利用数值迭代法和有限元法,对激光圆形镜球面谐振腔的光场分布及远场光束进行数值求解。采用Matlab编写了具备图形化用户界面(GUI)的功能全面的激光谐振腔模拟系统,系统可以选择和设置谐振腔类型及谐振腔参数等。系统运行后给出谐振腔内光场达到稳定状态时的渡越次数、腔镜上光场振幅和相位分布以及远场光强分布的三维图像。对输出镜反射率均匀分布以及输出镜反射率沿径向逐渐降低的激光谐振腔模式及远场光强分布进行模拟并做了对比分析,结果表明,输出镜反射率变化的激光谐振腔模式形成较快,远场光强分布更集中。     

纤维反光和透光性质的研究

结合物理学的基本原理和几何光学的基本规律以及光度学的基础理论等三方面,研究了单纤维在平行均匀光束垂轴入射时的光学性质.分析了单纤维反光和透光的特征,光强分布及反射光、透射光和散射光的相对大小;讨论了在近场和远场条件下,漫反射光和透射光光强的不同规律;通过实验验证了远场时,纤维的漫射光强度与纤维直径成正比的关系.     

半导体激光器阵列发光面光束均匀度的特性测试

针对高功率的半导体激光器阵列,提出一种测试其发光端面均匀度特性(包括光强分布均匀度及光谱特性均匀度)的测试方法和测试系统.激光光束通过光纤传输后由光纤尾端的探测器或光谱仪接收用以获得测试点的光强或波长,利用电移台带动光纤扫描整个发光面得到发光面上每一点的光强或波长,从而获得其发光面光束均匀度特性.实验表明该方法和系统是可行的,可以作为评价半导体激光器阵列光束质量和性能的一种有效手段.     

基于59单元自适应光学系统的脉冲板条固体激光光束净化研究

光束质量是激光器的关键技术指标之一,利用自适应光学系统可以显著提升激光器的输出光束质量.本文研究了一种脉冲板条固体激光近场光强分布特性,利用哈特曼传感器测量了波前像差并进行了波前复原,修正了衍射极限倍数β值的计算方法.介绍了变形镜校正波前像差的理论模型,仿真计算了59单元变形镜对测量波前的校正情况,仿真计算校正后的远场峰值光强提高了3.2倍,衍射极限倍数β值提高了近3倍,校正效果明显.搭建了脉冲板条固体激光光束净化实验平台,开展了验证性实验研究,实验结果表明,利用59单元变形镜的自适应光学系统可以有效提升脉冲板条固体激光的输出光束质量,远场峰值光强提高了3倍,衍射极限倍数β值提高了约3倍,与仿真分析结果基本一致.本文的研究结论为后续将脉冲固体激光光束质量提升到近衍射极限水平提供了参考.     

双折射楔对干涉斑纹的偏振匀滑

作者对双折射楔及其阵列匀滑随机相位板所产生干涉斑纹的特性进行了理论分析和数值模拟,计算了当光楔在选取不同楔角时远场光斑的二维光强分布,以及具有不同单元数目的双折射楔列阵对光束的匀滑效果,计算结果表明,当光楔使两焦斑图样分开足够大时,光楔对远场光斑具有良好的匀滑效果。     

无相位远场数据反演散射障碍的神经网络方法

针对无相位信息反演障碍物位置及形状的问题, 提出一种两层门控循环单元(GRU)神经网络对门控循环单元神经网络的方法(MGNN), 并给出该方法的收敛性分析. 首先, 以无相位远场数据与障碍物边界曲线方程参数作为输入和输出, 通过GRU神经网络控制门思想与长期记忆功能, 有选择性地更新网络状态, 保存数据特征; 其次, 应用梯度下降算法更新模型权重和偏置, 解决了无相位信息的远场数据反演障碍物位置及形状的难题; 最后, 利用数值实验说明该方法的有效性.     

Emission characteristics of surface second-order metal grating distributed feedback semiconductor lasers

To obtain high-power semiconductor lasers with stable operation in a single longitudinal mode and improve the characteristics of the output beam,an end-emitting surface second-order metal grating distributed feedback(DFB) laser emitting at around 940 nm is fabricated.The characteristics of the uncoated devices with and without gratings are tested under room temperature continuous-wave conditions without any temperature-control device and compared.The devices with gratings achieve high powers of up to 385 mW/facet and a small lateral far-field angle of 2.7° at 1.5 A,have only 4.13 nm/A wavelength-shift,and 0.09 nm spectral linewidth at 600 mA,and operate in a stable longitudinal mode.Devices without gratings operate in multimode,with a larger lateral far-field angle(7.3°) and spectral linewidth(1.3 nm),although with higher output powers.Because of the integration of second-order metal gratings and their very high coupling capability,the output beam quality is improved greatly,the lasing wavelength is stable and varies slowly with changes in injection current,while the spectrum is narrowed dramatically,and the far-field angles are greatly reduced.This opens the way for the realization of watt-scale power broad-stripe(>100 μm) surface second-order metal grating end and surface-emitting DFB lasers and arrays with single frequency,single mode operation and high output beam quality.     

激光测量的光线遮蔽消除和重定位方法

针对普通单光源单接收器传感器普遍存在的反射光线遮蔽现象,提出了一种自动消除光线遮蔽的方法和测点快速重定位算法.它是通过变换传感器空间姿态使发射光线避开遮挡物,并采用重定位算法重新标定测量坐标系,从而实现高效高精度测量.实验验证表明,该方法简单实用,具有一定的参考价值.     

一种核测井数据的拟合处理算法

采用最小二乘法对核测井数据进行拟合处理。自动搜寻积分运算区间,避免计算过程中的人为干扰因素。实现了处理参数的自动选取,使测量结果趋于准确可靠。同时将最小二乘曲线拟合思想,扩展到曲线延伸上,并与插值技术结合,实现了单条曲线上双峰剥离后的自动补点。     

用载能离子束辐照技术制备的激光晶体光波导

激光晶体是重要的激光增益介质．光波导结构是集成光子学的基本元件之一．利用载能离子柬辐照技术,可以在激光晶体材料中制备光波导结构,进而实现微型的波导激光．本文综述了载能离子辐照技术制备激光晶体光波导的基本原理与方法,以及离子束对晶体波导微荧光性能的影响,介绍了晶体波导激光的最新研究进展．最后,展望了离子辐照激光晶体光波导研究的未来发展方向．     

环形分区物镜的双光子光存储记录模式的数值模拟

为了提高传统的单光束双光子逐点记录模式的层间分辨力，提出一种基于单个环状分区透镜的双光束双光子记录方案；采用计算机数值仿真的实验手段对方案中双光子记录的轴向分布强度进行计算分析．仿真结果表明：通过适当调节两记录光束的功率比例及环形分区透镜的内外环分割比例，可以取得最佳的轴向记录分布。     

强激光场高次谐波的二能级原子理论

利用二能级原子模型,通过直接求解含时薛定谔方程得到了强激光场中的高次谐波,和实验中观察到的谐波相似．并用这种模型研究了激光强度,激光频率以及介质的电离能等因素对高次谐波的影响．     

矩形波导管均匀高斯光束的初步理论研究

波导管均匀光束能量分布是一种经济实用、方便可行的方法,在激光LIGA(德文缩写:深度X射线光刻、电铸成模、微塑铸)、激光微成型等新兴领域有着重要的应用,然而关于波导管均匀准分子、固体激光光斑能量分布的理论研究还没有成熟可靠的方法.本文提出了一种基于经典光线传播的均匀光斑能量的简单模型,探讨了一维高斯光束经矩形波导管后的能量分布均匀性问题,得到了波导管均匀光斑能量的表达式,阐明了经矩形波导管后光斑横截面能量分布与透镜、波导管尺寸以及输出截面的关系,为实验中波导管的加工、实验设计提供了理论依据和指导.     

矩形孔和圆孔构成的双孔Fraunhofer衍射图样模拟

讨论的是光的衍射中的单缝Fraunhofer(夫琅禾费)衍射。通常在Fraunhofer衍射中改变孔的形状,衍射光斑形状会发生明显的变化。因此,讨论分析不同形状单孔Fraunhofer衍射的文章较多。用基尔霍夫衍射理论,推导出矩形孔和圆孔构成的不同形状双孔Fraunhofer衍射在屏幕上的相对衍射强度的分布公式。并利用mathematica软件模拟了矩形孔和圆孔构成的不同形状双孔Fraunhofer衍射图样和强度分布,从而找出了矩形孔和圆孔的相对位置变化、矩形孔大小变化、圆孔大小变化与Fraunhofer衍射图样之间的内在规律。     

对称三腔GaInAsP/InP单模激光器

为实现长距离、大容量、高质量的信号传输,必有高性能动态单模激光器作为光源。目前这种器件主要有DBR和DFB激光器,复合腔激光器,短腔激光器,外腔及注入锁定激光器。本文报导了一种对称三段复合腔激光器的制备和选模特性。