电子科技大学 电子科学与工程学院，四川 成都 610054
本文对椭圆波导TE01-TE11模式转换器进行了研究。选择了合适的椭圆波导截面，在椭圆波导纵轮廓线函数中采用了相位重匹配方法，并利用粒子群算法进行了纵轮廓线优化，所设计的椭圆TE01-TEs11模式转换器在28 GHz时的转换效率为99.16%，在27~29.3 GHz模式变换器的效率大于90%，相对带宽为8.2%。所设计的TE01-TEs11椭圆模式转换器的转换段为现有长度的一半。将设计的椭圆模式转换器与两个过渡段相连，并在CST中进行仿真和验证，其结果与理论计算一致。设计出了一个中心频率点为28 GHz的高效、紧凑、高功率椭圆波导TE01-TE11模式转换器。
椭圆波导 模式转换器 高效率 宽带 elliptical waveguide mode converter high efficiency broadband
1 四川大学 电子信息学院，四川 成都 610065
2 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
在面阵扫描成像激光雷达中，阵列光束照明与棱镜扫描相结合实现了高能量利用率、高分辨率和宽探测视场，但阵列子光束倾斜入射棱镜，破坏了光束传输的旋转对称性，棱镜对子光束偏转能力存在差异，规则光束阵列产生了形状畸变，导致光束指向误差，影响点云位置精度。首先，将阵列光束与棱镜结合的圆锥扫描方式分解为多角度入射多波束并行扫描，通过所有子光束的传输特征来综合表征阵列光束传输特征；然后，采用三维矢量光学方法推导了阵列光束在棱镜中的传输过程，建立了子光束指向变化与棱镜扫描角度的关系；最后，通过对机载激光雷达棱镜扫描成像过程的数值仿真，建立了光束指向变化与点云数据质量的联系。仿真结果表明：阵列光束(3×3)棱镜扫描系统在航高0.5 km时，光束阵列畸变导致平面误差RMS约为5 cm，并随航高呈线性变化；斜率约为0.1 m/km，并随着阵列光束规模和子光束角间距增加点云平面精度随之下降。通过对棱镜扫描过程中光束阵列畸变规律掌握，为后续机载飞行试验数据的校正、阵列光束结合多棱镜扫描系统的设计提供了基础。
机载激光成像雷达 阵列光束 棱镜扫描 指向误差 点云精度 airborne imaging lidar array beam prism scanning pointing error point cloud accuracy 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220689
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 电子科技大学 基础与前沿研究院,成都 610054
激光诱导等离子体作为一种宽光谱辐射源, 能够产生X射线、紫外、可见、红外、太赫兹以及微波波段的辐射, 可应用于天体物理、惯性约束核聚变、生物医学、材料科学、光谱分析、环境工程、信息技术、超快技术、光刻技术、成像技术、雷达技术、半导体技术等众多领域, 具有较高的实用价值。迄今为止, 有关激光诱导等离子体辐射特性的文献报道大多集中于描述激光与物质在单一波段的相互作用, 对辐射的产生机理还未完全掌握, 对完整光谱的研究综述依然比较缺乏。从电磁辐射光谱及其辐射机制的角度, 对激光诱导等离子体的辐射特性做出了系统的梳理分类, 对国内外相关团队的研究成果进行了总结和分析, 特别从不同视角探究了等离子体与光谱辐射之间的物理关系。介绍了激光诱导等离子体各个波段的辐射特点, 并讨论了影响辐射的相关因素。最后, 对红外波段和太赫兹波段的研究前景进行了展望。
光谱学 辐射光谱 辐射机制 激光诱导等离子体 spectroscopy radiation spectrum radiation mechanism laser-induced plasma
为了提高高重频掺钕钒酸钇激光器的放大效率, 提出了一种针对Nd∶YVO4单轴晶体的新型双程放大方式, 采用法拉第隔离器与Nd∶YVO4晶体旋转45°放置的方式, 使得种子激光在往返通过晶体时的线偏方向均为π偏振方向。结果表明, 在100W抽运功率下, 1W种子激光采用该双程放大方式的输出功率能够达到36.2W, 放大效果较之偏振片与λ/4波片组成的双程放大结构提高了41.5%。本研究对以Nd∶YVO4单轴晶体为放大级的弱种子激光放大有重要意义。
激光器, 双程放大, Nd∶YVO4晶体, 窄脉冲, π偏振 lasers, double-pass amplification, Nd∶YVO4 narrow pulse π polarization
为了解决激光二极管抽运波长随温度漂移导致激光器输出能量下降的问题, 采用激光二极管抽运源波长匹配及凹凸稳定谐振腔技术实现免温控, 并进行了理论分析和实验验证。该激光器腔长210mm, 电光转换效率5.7%; 输出单脉冲能量大于60mJ, 在10℃～30℃范围内, 能量稳定度优于5%; 激光器输出光斑直径4mm、脉冲宽度8ns、激光器10Hz工作时, 激光远场束散角为1.1mrad。结果表明, 实验与理论分析计算结果符合, 该激光二极管侧面抽运免温控激光器可在一定温度范围内保持稳定的能量输出。该理论分析与方案对研究免温控激光器具有重要意义。
激光器 脉冲激光器 电光调Q 免温控 二极管抽运激光器 能量稳定度 lasers pulse laser electro-optic Q-switched free temperature control diode pumped laser energy stability
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
为了获得高重频窄脉冲高光束质量激光输出, 采用LD抽运Nd∶YVO4晶体声光调Q方案, 进行了相关理论分析和实验验证, 振荡级获得了重频25kHz、单脉冲能量22.4μJ、脉冲宽度2.19ns、光束质量因子M2<1.2的种子激光, 光光转换效率为24.3%; 放大级获得了重频25kHz、单脉冲能量585μJ、脉冲宽度2.26ns、光束质量因子M2<1.7的激光输出, 提取效率为15.6%。结果表明, 采用LD抽运Nd∶YVO4晶体声光调Q方案能够获得高重频、窄脉冲、高光束质量激光输出, 其实验现象与理论计算结果较为符合。
激光器 高重频 窄脉冲 声光调Q lasers high repetition short pulse acousto-optically Q-switched
为了分析喷流冷却技术对薄片激光器的冷却效果，从湍流换热理论出发，定义了评定喷流冷却换热能力和冷却均匀性的两个参数: 面均对流换热系数和平均最大温差。利用ANSYS CFX流体力学仿真软件，建立喷流冷却的物理模型，对多种喷板结构进行求解计算。设计加工了整套喷流冷却实验装置，并进行了模拟热源喷流冷却实验。分析结果表明，喷流冷却换热能力和冷却均匀性主要受喷板结构参数的影响，仿真计算结果可以定性地指导喷板结构参数的优化设计。
薄片激光器 喷流冷却 对流换热系数 湍流仿真 disk laser jet cooling heat transfer coefficient turbulence simulation 强激光与粒子束
2014, 26(1): 011003
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为满足惯性约束聚变(ICF)实验对激光驱动器高效三倍频能力的要求,对离线测量晶体角度相位匹配方案进行了优化。采取的主要优化措施是: 提高晶体准直技术能力; 降低模拟小口径激光输出变化对测量不稳定性的影响。通过理论分析和对实际测量结果的系统分析，得到了晶体离线测量的不确定度: 其中二倍频相位匹配角测量扩展不确定度为15.94 μrad，三倍频相位匹配角测量扩展不确定度为27.8 μrad，达到了较高的晶体离线测量精度要求。
惯性约束聚变 KDP晶体 相位匹配角 最小二乘法 inertial confinement fusion KDP crystals phase-matching angle least square method 强激光与粒子束
2013, 25(12): 3189
1 西南技术物理研究所， 四川 成都 610041
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
3 四川大学 电子信息学院， 四川 成都 610065
提出了一种新型支撑结构以解决大口径晶体重力凹陷作用引起的三倍频转换效率损失问题。有限元分析结果表明：当KDP晶体及支撑结构均为理想平面时，重力作用导致的三倍频转换效率的损失量几乎为0。同时，针对不同倾斜角度下的接触面加工误差对三倍频转换效率的影响进行了大量的数值模拟。计算结果表明：采用新型支撑结构，不同倾斜角度对三倍频转换效率的影响基本相同；支撑结构表面存在随机加工误差对三倍频转换效率的影响程度较小；而当支撑结构存在凸形或凹形加工误差时，加工误差容许值必须控制在5 μm范围内以实现高效三倍频输出。
非线性光学 惯性约束聚变 支撑结构 三次谐波 重力凹陷 加工误差
