飞秒光纤激光器具有良好的光束质量与稳定性,被广泛应用于精细材料加工行业。目前工业化光纤飞秒激光器主要是通过啁啾脉冲放大系统的多级放大来实现其高功率,可是多级放大过程会导致严重的增益窄化效应,限制最终的压缩脉冲宽度。为了解决增益窄化问题,缩短脉冲宽度,提高峰值功率,达到更好的“冷”加工效果,提出一种基于空间光调制器的光谱整形系统,通过加载到空间光调制器上的灰度图,产生中心凹陷、平顶等特殊光谱形状,放大后的光谱宽度与初始的种子源保持一致。与未加光谱调制相比,光谱调制后的光谱宽度从7 nm提高到9.5 nm,对应的极限脉宽从222 fs减少到164 fs左右。最后通过透射式光栅对压缩,得到了平均功率为1.3 W的飞秒激光输出,采用高斯拟合的方式测量脉冲,脉冲宽度为170 fs,接近转换极限脉冲。

结合网络空间态势研判的实际问题, 对网络态势变量预测进行研究, 提出基于NH-DBNs模型的网络态势预测方法, 以解决现有模型单时序回归和忽略多变量之间相互影响的问题。给出了网络态势的呈现方式和态势预测的方法与流程。在同一个环境下进行对比实验, 证明该算法符合实际应用环境, 且能够提升网络空间态势指标预测的精确性, 对辅助指挥者科学、合理、精确决策具有一定参考价值。

为了实现横截面尺寸为 50 μm×50 μm 的聚硅氧烷聚合物光波导的耦合转向问题, 设计了一种表面覆盖高折射率包层的多层蚀刻光栅耦合器。首先, 分析了影响聚合物波导光栅耦合器耦合效率的结构因素; 然后, 采用在光栅表面蚀刻高折射率层的方法, 提高了聚合物波导光栅耦合器的耦合效率; 接着, 对不同的周期(范围: 100~4 000 nm)和不同的蚀刻深度(范围: 0~50 000 nm)进行排列组合, 形成不同的光栅结构, 基于时域有限差分法编写程序, 遍历所有情况, 得到不同光栅结构下的光场情况以及其耦合效率, 找到使耦合效率最大的周期以及蚀刻深度。最后, 设计了多层蚀刻的光栅耦合器, 进一步提高耦合效率。当蚀刻深度为5 000 nm, 光栅周期为2 600 nm时, 带高折射率层的聚硅氧烷聚合物光波导均匀光栅耦合器的耦合效率达到最大, 为17.2%。采用多层蚀刻的方式, 对结构进行优化, 其耦合效率能达到37.4%。为聚硅氧烷聚合物光波导在光互连中的实际应用提供了理论依据。

由于非金属材料对长波红外激光有较强的吸收, CO2 激光常被用于制备PMMA微通道。激光光强呈高斯分布, 导致常规激光静态多程刻蚀法制备的微通道截面为三角形, 无法满足微流体芯片中的实际应用需求。提出了一种激光多程平移刻蚀法, 以首次刻蚀形成的热影响区(HAZ)为界限多程横向重叠平移刻蚀, 可以快速制备出理想梯形截面的高质量微通道。通过与CO2 激光静态多程刻蚀法在横截面、热影响区、表面粗糙度等方面的对比, 结果表明, CO2 激光多程平移刻蚀法制备的PMMA微通道热影响区更小、表面更光滑、横截面更实用。

典型的TE CO2激光脉冲, 通常由高功率窄脉冲(100 ns)和低功率长拖尾部分(3~5 μs)组成。采用一种简单的小孔等离子体开关技术可以实现对低功率长拖尾部分的有效吸收和散射, 保留需要的高功率窄脉冲前沿部分, 达到激光脉冲压缩和整形目的。详细研究了小孔位于不同离焦距离时整形激光脉冲波形的变化, 获得了整形激光脉宽、能量与离焦距离的变化关系, 实现了50~110 ns的窄脉冲CO2激光输出。进一步研究发现, 小孔等离子体开关的使用寿命主要由激光脉冲能量、重复频率、整形脉冲宽度决定。通过该技术实现的窄脉冲CO2激光可以用于极紫外光刻等离子体光源、激光雷达等领域的研究。

处于3~5 μm波段的激光源在遥感、环境保护、医疗、通信和红外对抗等民用和军用领域都有广阔的应用前景。Fe2+:ZnSe晶体由于在材料特性和光学特性等方面都具有明显优势,是3~5 μm波段极具潜力的激光介质之一。在室温条件下利用自制非链式脉冲HF激光器作为泵浦光源, 对晶体直径为10 mm, 厚度1 mm, Fe2+离子掺杂浓度为3×1019/cm3的Fe2+:ZnSe晶体进行了研究, 获得了中心波长4 295 nm、最大输出能量78.8 mJ的中红外激光输出。输出激光能量相对于晶体吸收泵浦能量的转换效率为27.7%, 斜率效率达28.8%。采用小角度(3°)斜入射的方案很好地解决了Fe2+:ZnSe激光器谐振腔镜镀膜问题。

设计了一种具有电磁感应透明效应(EIT)的光频段全介质超材料, 其单元结构由垂直放置的倒L形介质块和水平放置的一字形介质块组成。根据米氏电磁谐振, 两个介质块的作用分别相当于亮态四极子模和暗态偶极子模。基于米氏亮暗模之间的电磁耦合, 在波长1 400 nm附近模拟实现了透射峰值超过0.9的低损耗EIT效应。利用数值仿真和“二粒子”模型深入分析了低损耗EIT效应产生的物理机制。研究结果表明, 透明窗的频谱位置与两个介质块的谐振频率失谐有关, 透明窗的凹陷深度与亮模的损耗有关, 透明窗的谐振强度和谐振宽度与两个介质块的耦合系数(距离)和暗模的损耗有关。提出的全介质超材料在慢光、非线性光学和光传感等方面具有潜在的应用价值。

Fe2+∶ZnSe晶体作为3~5 μm波段极具潜力的中红外激光介质之一, 在材料特性和转换效率等方面具有明显优势。对Fe2+∶ZnSe晶体的吸收特性进行了研究, 利用自制放电引发的非链式脉冲HF激光抽运Fe2+掺杂浓度为4×1018 cm-3、尺寸为10 mm×10 mm×5 mm的Fe2+∶ZnSe 晶体, 在室温下获得了65 mJ 的高能量Fe2+∶ZnSe中红外激光输出, 光光转换效率为31%, 输出激光能量相对于晶体吸收抽运光能量的斜率效率可达37%。

量子可逆逻辑电路优化与综合主要研究在给定的量子门和量子电路的约束条件下，找到最小或较小的量子代价电路以实现所需电路逻辑功能。 量子逻辑真值表综合法是量子电路可逆逻辑综合中最有效的方法之一，包括正向综合、逆向综合和双向综合。推广和定义了横向汉明距离、 纵向汉明距离和交叉汉明距离，使用广义汉明距离提出了一种量子电路优化与综合的新方法。研究表明，此方法使量子逻辑电路得到了更好的优化。