在全面分析碱金属蒸气激光放大器的激光动力学与流体动力学过程的基础上,结合热效应、饱和放大效应、放大自发辐射、高能级激发与电离的影响,建立了一个相对完善的物理模型来模拟流动散热条件下半导体抽运碱金属蒸气激光放大器的输出特性。计算模拟了纵向和横向两种不同流动方式下,气体流速对输出功率的影响,比较分析了高抽运功率密度下各能级粒子数密度的变化趋势,最后模拟了各级放大器的功率分配比对提高级联放大器输出效率的作用。结果表明:在相同工作温度条件下,多个等长蒸气池和均等抽运光功率分配能让高级数放大器获得比低级数放大器更高的放大倍数。所提模型有助于高功率碱金属蒸气激光放大器的参量选择和优化设计。

介绍了一个结合速率方程、泵浦光功率和输出激光功率的轴向微分方程以及温度的径向微分方程的碱金属蒸气激光器的物理模型.在充分考虑泵浦光和激光光斑半径的轴向分布以及它们光强的径向分布的基础上, 模型再现了实验测量得到的有激光输出与无激光输出情况下蒸气池内的峰值温度, 对应50 W、220 W和370 W的泵浦光, 在有激光输出情况下的峰值温度分别为346℃、480℃和696℃; 在没有激光输出条件下的峰值温度分别为321℃、414℃和609℃, 总体温度曲线与实验一致.模型计算所得的猝灭的产热量在有激光输出时占总产热量的85%左右, 在无激光输出时则占95%以上, 这是因为猝灭涉及的跃迁能级的能级差较大, 且所占热源区域较宽, 能在更大的范围内产生热量, 因此猝灭在温度计算中非常重要, 不可忽略.

将薄膜太阳能电池的氢化非晶硅吸收层雕刻成一维光栅结构,以此结构来增加氢化非晶硅吸收层对太阳光的捕获能力。利用严格耦合波方法,对电池吸收层吸收效率进行模拟计算,得到光栅结构吸收层在300～700 nm入射波长范围内,吸收效率明显高于平坦吸收层电池的效率,绝对效率最大可提高58.3％。其中吸收层厚度为0.16 μm的光栅电池结构在650～700 nm处有较高的吸收效率,此波段内平均吸收效率可达40％,比平坦结构结构平均吸收效率提高30％以上。最后利用时域有限差分法对吸收层电场分布进行模拟,与平坦结构吸收层的电场分布对比,可以直观的看出入射光在光栅吸收层的吸收增强效应。