空心光束是一种重要的结构光, 是光场调控研究领域的热点之一。拉盖尔-高斯光束是一种典型的空心光束, 因其螺旋状相位且携带轨道角动量, 因而也被称为涡旋光。涡旋光在光通信、量子纠缠和超分辨成像等领域有着极高的应用价值。本研究以全固态两镜凹平腔 Nd: YVO4 激光器作为实验平台, 通过在输出平面镜上制造点缺陷, 达到抑制低阶高斯模式起振, 从而获得高阶拉盖尔-高斯涡旋激光输出的效果。在连续波情况下, 最高获得了 16 阶涡旋激光输出; 在吸收功率为 3.3 W 时, 获得最高功率为 280 mW, 激光斜效率为 18.6%。进一步通过在谐振腔中插入 Cr:YAG 可饱和吸收体, 首次演示了具有正反手性的拉盖尔-高斯同时被动调 Q 脉冲激光, 稳定输出的最短脉冲宽度约为 232 ns, 相应的脉冲重复频率约为 229.1 kHz。本研究表明点缺陷镜是一种稳定可靠的直接产生高阶涡旋光的手段, 并且可以与被动调 Q 等固体激光技术结合产生不同运转方式的空间结构光束。

目前机器视觉常被用于大批量重复性工业生产过程, 以及一些人工视觉难以满足要求的场合, 通过机器视觉检测方法可以大大提高生产的效率和自动化程度。对于一些需要多面高精度检测的物体, 如半导体晶粒, 往往需要每一面配置一套图像采集系统, 利用多套机构实现多面检测, 增加了安装复杂性, 降低了系统可靠性。提出了一种基于双色分离成像法的半导体晶粒双面同时等光程共焦成像检测的装置及方法, 从而减少需配置的图像采集系统的数量, 降低系统复杂性。该装置可实现晶粒相邻面同时完全等光程共焦成像, 可用于需多面检测的机器视觉自动检测领域, 从而可以在实际制造过程中降低成本。

受激拉曼散射是拓展激光波长的一种方法。微球腔回音壁模(WGMs)具有模式体积小、功率密度高的特点,有利于研究受激拉曼散射现象。光学介质的极化率大,拉曼增益因子也大,因此通过溶胶-凝胶法在SiO₂微球腔表面共掺杂稀土离子Yb ³⁺及重金属离子Zr ⁴⁺,以增加膜层极化率的方式增强拉曼增益,获得阈值降低、效率增加的自激发拉曼激光。对比了在976 nm光源激励下SiO₂微球腔分别单掺Yb ³⁺与Yb ³⁺-Zr ⁴⁺离子共掺所产生的1295 nm附近三级自激发拉曼激光,结果表明随着Zr ⁴⁺离子掺杂浓度提升至10%,三阶自激发拉曼激光的阈值从129.47 mW降低至15.70 mW,拉曼激光转换效率提升了3.09倍,在相同泵浦功率下获得增强的自激发拉曼激光。

把梯度折射率激光准直系统视为一个整体,采用矩阵光学的方法,研究了高斯光束经锥形梯度折射率激光准直系统的传输特性.讨论了多级密接锥形梯度折射率激光准直系统的设计原理.

本文用等效望远镜系统的方法研究了锥形梯度折射率纤维透镜用作激光准直系统的原理和特性,指出这种新颖的激光准直元件可望在微型光学和波导光学中获得新应用。

本文从光线轨迹方程出发,分析了光在锥形梯度折射率纤维中传播的变周期特性,导出锥形纤维中光线传播周期的解析表达式,给出若干锥形纤维的周期计算结果,四分之一周期长度及其相应的焦距值。

本文采用抛物型等效法研究指数型梯度折射率纤维的成像特性。这种方法计算比严格解析法方便,精度比锥形等效法高,且适用范围大。