提出了一种多分辨奇异值分解(MSVD)的新框架,并把它应用于多聚焦图像融合中。 基于分块算法原理,利用奇异值分解获得具有不同分辨率的一幅近似和三幅细节图像。 结合重构算法,给出了图像的融合框架。对比基于离散小波变换(DWT)的融合算法, 基于MSVD的融合效果更好,而且 MSVD的基向量只依赖于图像本身而不像小波需要固定的基。采用客观性能指标对结果图 像进行评价。实验结果表明,提出的方法不仅简单易行,而且图像表现出良好的视觉效果, 清晰度和空间频率都有很大提高。

为了研究热致相位失配对中红外连续波单谐振光学参量振荡器(CW-SRO)输出效率的影响, 结合CW-SRO计算模型和热传导方程, 利用有限元分析方法, 重点对输出3.3 μm波长闲频光的CW-SRO进行了分析。计算了不同信号光输出耦合率及不同泵浦功率下CW-SRO晶体输出截面上热致相位失配量的分布。由计算结果可以看出：晶体吸收腔中振荡信号光是导致晶体热效应的主要因素；在相同的输入条件下, 泵浦功率在30 W以上时CW-SRO的热致相位失配将会大大降低其泵浦损耗率；通过增加信号光输出耦合率的方法, 可以减少热致相位失配对CW-SRO输出效率的影响, 但CW-SRO的振荡阈值会增加。

采用全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构皮秒脉冲激光器作为抽运源，搭建同步抽运光参量振荡器(OPO)，实现了中红外波段的皮秒脉冲激光输出。光纤激光器输出脉冲重复频率为52 MHz，脉宽约20 ps，中心波长1064 nm。使用一块长50 mm、极化光栅周期为30.5 μm的周期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)作为非线性频率转换晶体，采用信号光单谐振腔结构，在抽运功率5.2 W时获得了平均功率为0.67 W的闲频光输出，中红外参量转换效率为12.9%，斜率效率达14.5%。通过改变晶体温度的方式实现了输出波长在1.544~1.608 μm(信号光)和3.15~3.42 μm(闲频光)范围内的调谐。从腔长同步匹配的角度讨论了该OPO系统的输出稳定性。

通常激光器通过谐振腔菲涅耳数选取横模, 但zig-zag板条激光器的特殊结构决定无法仅通过调整谐振腔的腔长同时选取厚度方向和宽度方向的横模。采用一维渐变反射率输出耦合镜, 实现zig-zag板条激光器厚度方向的稳定腔和宽度方向的非稳定腔, 可以达到两个方向上同时选取低阶横模的要求。计算厚度方向和宽度方向的稳定/非稳定腔各阶横模的衍射损耗, 得出其选模效果与宽度方向采用一维渐变反射率输出耦合镜的计算结果进行比较, 得出采用一维渐变反射率输出耦合镜的稳定/非稳定腔能够同时实现厚度方向和宽度方向的选模; 理论分析结果已经得到实验的初步验证。

为了提高激光系统的整体效率, 需要将出射光强整形为空心分布。采用纯相位型液晶空间光调制器整形近高斯分布光强到空心分布。基于能量守恒定律和等光程原理, 分析了纯相位型液晶空间光调制器光束整形系统, 得出了整形系统所需的相位分布。采用衍射光学方法, 数值模拟了整形效果, 讨论了入射光束束腰半径和强度分布等因素对整形效果的影响。利用纯相位型液晶空间光调制器实验实现了空心光束, 实验测得的转换效率大于99%。

激光器输出的光束光强通常为高斯分布,但在很多实际应用中,为了提高激光系统的整体利用效率,需要将高斯分布的光束整形为空间均匀分布的平顶光束。从能量守恒定律和等光程原理出发,分析了非球面镜整形系统,得到了面型相位分布,基于此原理利用纯相位型液晶空间光调制器实现了对近高斯分布光束的光强整形,获得了近“平顶”的光束近场分布,并利用哈特曼波前传感器测量了整形后的光束波前相位分布。

对利用散焦光栅进行波前曲率测量的新方法进行了系统研究,在分析散焦光栅基本原理的基础上,提出了一种新的二元相位结构散焦光栅的设计思想,研制了基于散焦光栅的波前曲率传感器,应用于热容激光器和侧面抽运Nd:YAG热透镜效应的测量。同时设计了可应用于激光束M2因子测量的正交散焦光栅,该方法的主要特点是,可同时测量出光束的9个不同截面的光斑尺寸,能够实现对脉冲激光光束质量的测量。

利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术实现的超快脉冲激光器具有结构简单紧凑、脉冲序列稳定等优势,在许多领域有着重要用途,自问世以来受到国内外的广泛关注。分析了SESAM被动锁模侧面抽运固体激光器的具体要求,进行了不同条件下的SESAM被动锁模侧面抽运Nd:YAG激光器实验。获得了最高平均功率9.5 W,脉冲重复频率71 MHz,单脉冲能量约141 nJ的皮秒激光脉冲。对SESAM被动锁模侧面抽运Nd:YAG激光器进行了实验和理论分析,对实现高功率连续超短脉冲激光器进行了探讨。

在固体板条介质激光器的研究中, 为了同时获得高平均输出功率和高光束质量, 开展了两类光学谐振腔在板条介质激光器上的对比研究, 分别进行了稳定腔与非稳腔的模拟分析和实验研究, 其中非稳腔采用一维渐变反射率输出耦合镜。稳定腔运转时, 激光二极管(LD)抽运功率428 W条件下, 获得了107 W的1064 nm激光功率输出, 得到光束质量M2x=8.35(厚度方向), M2y=32.29(宽度方向), 板条晶体在宽度方向上的光束质量较差。为了进一步提高光束质量, 使用了一维渐变反射率输出耦合镜构成的非稳腔, 宽度光束质量有明显改善。

固体热容激光器发射期间将废热储存在激光介质中, 从而使激光介质的温度随着激光的不断发射而不断升高。温度的升高导致激光介质的受激发射截面发生改变。有效受激发射截面的改变导致激光增益的变化。根据各种掺钕磷酸盐玻璃和掺杂原子数分数为1%的Nd∶YAG的发射截面随温度变化的规律, 计算出使用相应工作介质的固体热容激光器随温度上升后抽运阈值和输出功率的改变。计算结果表明, 掺钕磷酸盐玻璃和Nd∶YAG介质工作在热容模式下, 随着温升导致的有效受激发射截面不断减小, 激光器输出功率明显下降。