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2003年  27卷  第3期

综述、评述
光纤激光作为激光武器的能力分析
楼祺洪, 周军, 王之江
2003, 27(3): 161-165.
摘要:
简要介绍了高功率光纤激光的发展,分析了双包层光纤激光器作为激光武器的可能性,并给出了实现高能单模激光输出的主要技术方案。
电光调QCO2激光器进展
田兆硕, 成向阳, 王骐
2003, 27(3): 208-210.
摘要:
总结了国内外电光调QCO2激光器的发展,介绍了不同激励方式、不同结构的电光调QCO2激光器及其应用,概括了理论研究结果。
受激布里渊散射中的液体介质
哈斯乌力吉, 吕志伟, 何伟明
2003, 27(3): 216-219.
摘要:
介绍了目前使用的SBS液体介质,分析了氟化物和氯化物是性能良好的SBS液体介质的原因,并指出了SBS液体介质的未来发展趋势。
飞秒激光脉冲在大气中的光丝现象及其应用
赵尚弘, 石磊, 李玉江, 朱蕊频
2003, 27(3): 256-258.
摘要:
分析了飞秒激光脉冲在大气中传输时光丝的形成机理。克尔效应引起的光束自聚焦与多光子电离产生的等离子体散焦作用共同导致光丝的形成和长距离传输。讨论了光丝长距离传输特性在超宽带激光雷达和激光引导闪电等方面的潜在应用。
器件与技术
一种四参数可编程75kW脉冲激光电源平台的设计
孙梅生, 卢威, 徐小鹏
2003, 27(3): 166-167.
摘要:
阐述了一种适用于激光焊接和激光切割等激光加工的75kW脉冲激光电源平台。用户可用数字键盘设定给激光器供电的脉冲电源的工作频率、脉冲宽度、输出电压幅值和过电流保护临界值等4项参数。它使用方便、适用范围广。
半导体光放大器的超快动态增益特性
郑泽洲, 张新亮, 黄德修
2003, 27(3): 168-171.
摘要:
提出了一种包括载流子密度脉动(CDP)、载流子加热(CH)和光谱烧孔(SHB)效应在内的半导体光放大器(SOA)的时域动态模型。利用该模型分析了半导体光放大器中的增益饱和、超快增益动态以及光脉冲在增益饱和半导体光放大器中的波形畸变,其中重点考虑了超短脉冲的情况。模拟计算表明,对于10ps量级以下的短脉冲,分析半导体光放大器的动态增益特性时,不能忽略载流子加热和光谱烧孔等带内超快非线性效应的影响。
折叠腔内腔倍频激光器抑制绿光噪声的研究
王鹏飞, 吕百达
2003, 27(3): 172-174.
摘要:
使用Jones矩阵法详细研究了V型折叠腔内腔倍频激光器抑制绿光噪声的条件,并用计算结果作了说明。给出了一些典型的V型折叠腔有效调整偏振态以消除和频的配置方式,并与有关实验作了比较。
受光阑限制厄米-余弦-高斯光束的解析传输公式
周南润, 陶向阳, 吕百达
2003, 27(3): 182-184.
摘要:
从Collins公式出发,推导出了厄米余弦高斯光束通过有硬边光阑近轴ABCD光学系统传输的递推公式。由递推公式,借助迭代算法,得出受光阑限制的任意阶厄米余弦高斯光束的解析传输公式。数值计算例证实了解析传输公式的正确性和优点。
“孔雀眼”波带片的长焦深特性研究
杨静, 高峰, 谢世伟, 肖啸, 杜惊雷
2003, 27(3): 190-192.
摘要:
基于能量守恒原理,利用追迹法、计算机编码设计了用作长焦深元件的“孔雀眼”波带片。对其作为长焦深元件的两个重要参量——轴向光强分布和沿轴向一定范围内聚焦中心光斑大小的变化进行了模拟分析,得出了沿轴向一定范围内聚焦中心光斑大小基本恒定的结论。进行了实验验证,为实际应用这种长焦深元件提供了依据。
凹凸激光谐振腔参数的热设计
夏惠军, 杨明金, 赵刚, 苏心智
2003, 27(3): 199-201.
摘要:
讨论了凹凸稳定腔激光输出束散角与激光腔各参数的关系,得出了一系列激光棒热光焦度变化和束散角变化数据,并分析了这些数据。
厄米-高斯光束通过光阑-透镜系统的聚焦特性
彭润伍, 吕百达
2003, 27(3): 220-222.
摘要:
使用Collins公式研究了厄米高斯光束通过光阑透镜分离光学系统的聚焦特性。利用数值计算详细分析和说明了偶数模厄米高斯光束的轴上光强分布和焦移。分析得出,选择恰当的光束和光学系统参数可引起焦移相反或无焦移。特别是对于TEM22模厄米高斯光束,在几何焦面两边存在两个相等的轴上光强极大点,故存在两个符号相反的焦移。
两段式DFB激光器波长调谐特性分析
闫璐, 罗斌, 潘炜
2003, 27(3): 223-225.
摘要:
利用耦合波方程,对两段式DFB激光器进行理论分析,得出了激光器激射工作时两段载流子浓度和激射波长之间所满足的隐含表达式。作为特例,分析了吸收型器件在两段等长情况下的阈值载流子浓度变化和波长调谐特性。
环形谐振腔中结构特征参数的优化设计
潘炜, 张晓霞, 罗斌, 吕鸿昌, 陈建国
2003, 27(3): 229-232.
摘要:
利用光纤环形腔半导体激光器(FRSLs)模型,同时考虑到增益介质端面剩余反射率、系统光路的耦合效率和耦合分光比的影响,对FRSLs速率方程进行理论计算,提出优化结构特征参数,调控环形腔损耗、阈值、外量子效率和输出功率的方案。给出了剩余反射率对最大腔增益和增益稳定度的制约关系。此外,从实验上证实阈值电流与分光比倒数的对数满足线性关系。理论分析结果较好地预测了器件的性能。
Nd:YVO4/KTP全固化倍频激光器的研究
郭明秀, 陆雨田
2003, 27(3): 236-239.
摘要:
介绍了两种腔型结构不同的Nd:YVO4/KTP全固化倍频绿光激光器,对腔结构参数进行了优化计算;在相同的实验条件下,对这两种腔的输出和稳定性等特性进行了比较和深入分析,在此基础上得出结论,提出改进措施。该折叠腔方案已进入产品化阶段。
多模石英光纤SBS相位共轭实验研究
张爱红, 江云秋, 吕志伟, 王庆艳
2003, 27(3): 240-242.
摘要:
采用芯径为100μm、长2m的无掺杂多模阶跃石英光纤,在1.06μm波段,研究了不同焦距下,光纤与耦合透镜间的距离以及泵浦能量对反射率和波形的影响。在不同的入射能量下,得到最大反射率为68.95%,脉宽压缩到入射光脉宽的1/3~1/2。
脉冲式半导体激光器准直光学系统的设计
陈炳林, 张河, 孙全意
2003, 27(3): 243-244.
摘要:
根据具体的探测环境和探测精度,通过理论分析,提出了脉冲式半导体激光器准直光束的单透镜设计方法和柱面透镜的设计方法,并且给出了具体的设计参数。可以获得高斯光束的准直发散角为1.48mrad;高斯光束的腰粗为0.325mm。
双BBO腔内倍频消除走离效应对激光器的影响
高兰兰, 檀慧明, 陈颖新
2003, 27(3): 245-247.
摘要:
LD泵浦的Nd:YAG/BBO腔内倍频蓝光激光器中的第2个BBO倍频晶体的光轴相对于第1个BBO倍频晶体的光轴成两倍位相匹配角放置时,可补偿倍频光束在晶体内的走离效应,能有效地改善倍频光输出激光光斑质量。在每个BBO晶体的长度为1.5倍的有效作用长度时,仍获得了椭圆度为0.99的圆形光斑。
LD侧泵浦Nd:YAG板状介质温度特性的理论研究
方爱平, 楼祺洪, 董景星, 魏运荣, 李铁军
2003, 27(3): 248-250.
摘要:
利用有限差分法对LD侧面泵浦Nd:YAG板状激光器介质的二维温度分布进行了数值计算。与用热像仪实际测得的结果比较,温度变化趋势吻合。根据计算结果重新设计激光晶体的冷却方案,改善了温度的分布,光束质量因子M2从6.7减小到3,提高了激光输出的光束质量。
高斯光束通过多高斯光阑ABCD系统的传输
赵光普, 吕百达
2003, 27(3): 259-261.
摘要:
基于Collins公式和Sylvester定理,推导出高斯光束通过多高斯光阑傍轴ABCD光学系统的解析传输公式。并以数值计算例对公式的应用加以说明。
振幅调制和位相扰动条件下三倍频器参数的优化
李强, 张彬, 蔡邦维
2003, 27(3): 262-264.
摘要:
采用Ⅱ/Ⅱ类偏振失配的KDP晶体倍频方案,讨论了振幅调制和位相扰动对倍频系统转换效率和动态范围的影响,提出了在高功率条件下提高倍频系统转换效率和增大动态范围的方法。在振幅调制和位相扰动条件下对倍频器参数进行了优化设计。
基于VCSEL/MSM-CMOS技术的并行光互连设计
陈涛, 曹明翠, 罗风光, 袁菁, 王江义
2003, 27(3): 265-267.
摘要:
提出了一种基于VCSEL/MSMCMOS技术的并行光互连系统,详细介绍了系统整体设计,着重对光网络通信接口卡中的PCIHIPPI接口模块、HIPPIFIBER接口模块、光总线模块设计进行了阐述。
应用
板材激光加热弯曲成型的研究
王扬, 路华, 谭建国
2003, 27(3): 175-177.
摘要:
建立了板材激光加热弯曲成型的温度场模型,利用有限元分析软件ANSYS编制了分析激光沿直线扫描板材的仿真软件,分析计算了板材在不同参数下的变形规律。计算结果表明,当其它参数不变的情况下,弯曲角度随着板厚的增加逐渐减少;随着板宽增加而增加;随着激光功率增加先增加后减少;随着光斑直径增大而减小;随着扫描速度的增加先增大后减小;板厚或激光扫描速度较大时板材将发生背向激光束方向的弯曲。并从理论上对板材的激光加热弯曲变形规律作了进一步的分析。
氧助散焦激光切割厚板的稳态工作条件
邓德圣, 刘建华, 胡席远, 曹阳
2003, 27(3): 178-181.
摘要:
介绍了散焦法的原理和特点,分析了形成稳态切割的条件,并用有限元方法对切割温度场进行了数值模拟,在此基础上得出散焦光斑直径、切割速度、激光功率等参数对切割质量的影响规律,预测了20mm板的切割速度范围。用散焦法进行了切割实验。结果表明,散焦法可以成功切割12mm,20mm厚钢板,同时也说明数值模拟预测结果与实验结果非常接近。
激光填丝焊接焊缝成形质量控制系统研究
杨文广, 刘春, 陈武柱, 张旭东
2003, 27(3): 193-196.
摘要:
研究了激光填丝焊接中相关的工艺参数对焊缝成形质量的影响。比较了对接间隙宽度发生变化时控制送丝速度或焊接速度两种情况下获得焊缝成形的质量。结果表明,间隙较小时调节送丝速度较好,间隙宽度较大时则调节焊接速度为佳。针对高精度焊接条件下焊缝成形质量控制要求,设计了一套以80c51单片机为核心的双单片机系统,该系统在焊接过程中可根据坡口间隙宽度选择性地实时调节送丝速度或焊接速度,以保证激光填丝焊接全过程获得良好的焊缝成形质量。
光场力对烧蚀物时空分布的影响
徐荣青, 陆建, 倪晓武, 杨克成, 程祖海
2003, 27(3): 202-204.
摘要:
对烧蚀物的时空分布进行了研究。烧蚀物离开靶材表面时的速率分布由蒸发机制决定,在激光作用时间内烧蚀物的传输行为由扩散机制和光场力机制共同决定,激光作用结束后烧蚀物的传输行为由扩散机制单独决定,并解释了烧蚀物的时空分布及烧蚀物趋光运动的现象。
高碳高合金钢激光熔凝处理的性能研究
赵玉珍, 刘建萍, 史耀武
2003, 27(3): 205-207.
摘要:
采用CO2连续波工业激光器在高碳高合金钢Cr12表面进行了激光熔凝处理试验,比较了激光处理前后Cr12钢的抗弯强度和耐磨性,采用电子显微镜观察了断口特征、断口处和磨面处熔凝层的TEM形貌,并用X射线仪测量了抗弯试验前后激光处理层中奥氏体含量随熔凝层深的变化。结果表明,激光熔凝处理后获得超细化的枝晶组织,其抗弯强度和耐磨性显著提高。在抗弯试验和磨损过程中,熔凝层内的奥氏体含量大幅度降低,并出现了大量的层错和位错团。晶粒细化,奥氏体应变诱发马氏体转变,大量位错团的产生是抗弯强度和耐磨性提高的主要原因。
硅各向异性腐蚀的微小谐振器的研制
李以贵, 贾书海, 陈迪, 杨春生
2003, 27(3): 211-213.
摘要:
研究了一种利用硅微结构直接作为模具制作微小固体染料激光器谐振腔。它采用了硅的深层反应离子刻蚀技术(deepRIE)并结合硅的各向异性腐蚀技术(EPW),由于EPW对〈110〉面有仅次于〈111〉面的腐蚀速率,可制造出具有光学镜面的侧壁面的硅模具。利用此模具可制成出四角形环型PMMA固态染料微小谐振腔。利用激光染料若丹明6G掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),在调QNd:YAG自倍频激光532nm泵浦下,得到590nm波长附近的激光输出。
三平板剪切干涉仪自动测试系统
何勇, 王青, 陈进榜, 吴桢
2003, 27(3): 226-228,232.
摘要:
三平板剪切干涉仪是环路剪切干涉仪中最简单的一种,它具有基本等光程、剪切量连续可调、两出射光束恒相互平行等特点。利用三平板剪切干涉仪对激光器出射波面质量进行检测,探讨了由剪切干涉图复原原始波面的1阶微分法,编制了专家辅助软件系统,为光机型的三平板剪切干涉仪配置了实时图像采集、处理系统,实现了光、机、电、算相结合,融硬、软件于一体的数字波面剪切干涉仪,并通过实验验证了方法的重复性精度。
光纤Bragg光栅监测钢筋混凝土结构应变的实验研究
赵雪峰, 田石柱, 欧进萍, 周智, 万里冰
2003, 27(3): 233-235.
摘要:
研究了光纤Bragg光栅在钢筋混凝土结构应变监测中的应用。对其应变、温度灵敏系数进行标定,将其埋设在钢筋混凝土梁内,实现对结构内部应变的监测,并对其工作状态做出评价。实验结果与理论值、传统监测手段监测结果一致。研制出一种钢管封装Bragg光栅温度传感器监测温度,对光纤Bragg光栅的应变与温度的同时测量进行了研究。
新型复杂光电仪器的故障诊断方法研究
张雏, 牛燕雄, 周冰, 段晓峰
2003, 27(3): 251-253.
摘要:
新型复杂光电仪器的技术保障面临着仪器知识少、没有维修经验积累等困难,为尽快提高有关技术人员的保障能力,研究了构建仪器层次分解工作模型的方法和进行仪器结构基元的故障预测、故障繁衍、故障诊断的策略,以使技术人员尽快掌握仪器知识,具备故障诊断维修的能力。
一种用于大型发电机的新型光纤传感器的研究
郭晓金, 殷宗敏, 周正利
2003, 27(3): 271-272.
摘要:
利用光纤共振的原理,设计出一种新型传感器。它具有抗强电磁场的优点。经实验验证,达到了大型发电机在线检测的要求。
测量和防护
飞行目标3维姿态测量的新方法
李永斌, 张昌兵
2003, 27(3): 185-189.
摘要:
针对传统光测方法通常用于测量目标的点运动轨迹,而难以获得目标的3维姿态参数的情况,提出用数字图像处理手段,对目标图像建立特征点,结合特定的算法,得出目标的俯仰角、偏航角、滚动角、漂移量等3维参数,从而获取更多的目标姿态参数的新方法。
光学玻璃内透过率测试新方法
田丰贵
2003, 27(3): 197-198.
摘要:
叙述了采用双样品,分别单独测试和计算光学玻璃内透过率的一种新方法。重点叙述了计算公式的理论推导,并简要说明了目前采用方法的优缺点。
激光阈值法测量磷酸盐钕玻璃片中心波长的研究
王成程, 贺少勃, 於海武, 刘勇, 郑万国
2003, 27(3): 254-255.
摘要:
利用激光阈值法对两种应用于高功率固体激光片状放大器中的磷酸盐激光玻璃的中心波长进行了实验测试。实验结果表明,国产新型N31磷酸盐激光玻璃的中心波长为1052.7nm,俄罗斯进口某型号磷酸盐激光玻璃的中心波长为1051.4nm。
有机玻璃板对PDA测量结果影响的研究
徐祥开, 刘应征, 罗次申, 陈汉平
2003, 27(3): 268-270.
摘要:
激光相位多普勒技术PDA测量时对激光光束光路调整要求很高,但在大多数PDA实验测量中其激光光程常常布置有透明玻璃。理论上,有机玻璃的存在必定给实验测量带来了系统误差。通过PDA喷雾实验对有无有机玻璃以及改变玻璃板的厚度几种情况进行了对比测量,发现有机玻璃板的存在对实验结果的影响较大,并对其产生原因进行了理论分析。
材料和元件
冰洲石晶体材料紫外光谱分析
孔伟金, 吴福全, 云茂金, 李国华
2003, 27(3): 214-215.
摘要:
利用岛津分光光度计双光路法测试了5种外观颜色不同的天然冰洲石晶体的透射光谱;结果表明,冰洲石样品外观为微黄色的晶体,在紫外透光性能最好,是制作紫外偏光镜的理想材料。
简讯及其它
电子泵浦硫化镉纳米电线激光器
蒋锐, 叶大华
2003, 27(3): 225-225.
摘要:
哈佛大学的科学家们已经将硫化镉纳米电线集成于电子泵浦激光器中。纳米电线至少要有70nm的直径,才能获取510nm的横向单模。将纳米电线放置在掺硅浓度很高的绝缘体基底上,然后外镀氧化铝、钛和黄金,锁定其位置。电线的一端不镀表层,室温下节电流为210μA,相应的电线会以1.83nm的间隔发出众多FabryPerot模式。
采用微镜阵列的光谱仪
蒋锐, 叶大华
2003, 27(3): 253-253.
摘要:
一款由美国加州爱尔文市纽波特公司设计的耦合光纤光谱仪已经进入商业应用阶段。该仪器的心脏部分是德州达拉斯市德克萨斯仪器公司生产的数字微镜阵列器,现已广泛应用于投影领域,并且不再局限于最初的设计思想,成为很多领域里的一个研究工具。