中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
在惯性约束聚变(ICF)精确打靶中，对激光束变换、整形和控制要求苛刻，通过数字在线操控技术能够在线实现激光系统的自动校准。对数字在线操控的关键技术如非线性宽带传输、宽带放大和频率转换等模型及其算法进行详细分析。同时还对激光系统中不可或缺的辅助性技术开展了研究，具体包括基于傍轴光线追迹方程(PRTE)的光线追迹、光场的矢量衍射传输、基于迭代算法的相位恢复、光栅分析以及微纳米器件的时域有限差分(FDTD)分析等。在建模及算法分析过程中，给出了相应的模拟计算结果，并用来验证理论的正确性和算法的稳定性。
激光技术 非线性传输 宽带放大 频率转换 光线追迹 相位恢复 时域有限差分 激光与光电子学进展
2012, 49(4): 041402
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
概述了高功率激光系统中小尺度自聚焦产生的机理及相应的评价标准和分析方法，重点对激光经过钕玻璃介质和频率转换晶体的小尺度自聚焦情况进行了分析和讨论，同时介绍了两种测量小尺度调制增长的方法。针对高功率激光系统，阐述了抑制小尺度自聚焦的几种方法，提出通过控制小尺度调制增量，减少高功率激光的非线性效应对光学元件损伤的方案。指出了聚变级高功率激光技术中非线性效应研究的发展趋势。
物理光学 小尺度自聚焦 B积分 高功率激光系统 激光与光电子学进展
2012, 49(1): 010002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所， 上海 201800
2 zlj@siom.ac.cn
基于矢量瑞利索末菲衍射积分，建立了非傍轴条件下四瓣高斯光束经过偏心圆孔光阑在自由空间传输的矢量场模型。选取倾斜光轴作为参考光轴，借助于硬边圆孔的复高斯级数分解，得到了近场模型下衍射场分布的矢量解析式。通过数值计算和模拟，详细讨论了f参数、光束阶次、衍射孔位置和截断参数对像场分布的影响，包括衍射场主瓣强度的位置和光束宽度。这些结论有助于更好地理解四瓣高斯光束在离轴非对称光学系统中的传输特性。
物理光学 四瓣高斯光束 矢量瑞利索末菲衍射积分 硬边圆孔光阑
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室， 上海 201800
2 华侨大学信息科学与工程学院， 福建 泉州 362021
根据菲涅耳衍射积分，研究了拉盖尔高斯光束经过单缝衍射后的光强分布，发现拉盖尔高斯光束经过单缝后衍射条纹会出现空心和发生弯曲，并与实验结果进行了比较。研究了拉盖尔高斯光束经过单缝后的螺旋谱，发现单缝的存在会使螺旋谱展宽。给出了拉盖尔高斯光束经过单缝衍射后的相位分布。研究结果可用于涡旋光束拓扑电荷数的测量。
衍射 拉盖尔高斯光束 单缝衍射 光强分布 螺旋谱 激光与光电子学进展
2011, 48(9): 090501
华侨大学信息科学与工程学院， 福建 泉州 362021
激光束经过大数值孔径透镜聚焦后，会得到一个亚波长量级的极小光斑，能够应用于显微技术、光刻和光数据存储。基于德拜矢量衍射积分公式，研究了激光束经过大数值孔径透镜的聚焦特性。较为系统地分析了大数值孔径聚焦的光强、相位、相干度和偏振度特性，以及入射光束偏振度和相位变化对聚焦光斑形状的影响。研究表明，激光束经过大数值孔径透镜聚焦后，光束本身带有的自旋角动量会转化成光束的轨道角动量。同时，随着大数值孔径的聚焦过程，激光束的相干度和偏振度也会发生变化。另外，通过调制入射光束的偏振度和相位分布情况，可以实现光束的整形。
物理光学 大数值孔径聚焦 德拜矢量衍射积分 角动量 激光与光电子学进展
2010, 47(10): 100501
华侨大学 信息科学与工程学院,福建 泉州 362021
利用德拜矢量积分理论,推导了部分偏振高斯光束经大数值孔径透镜聚焦的光场和光强表达式,并用数值计算分析了不同偏振度下高斯光束的大数值孔径聚焦特性。研究发现大数值孔径聚焦时,部分偏振高斯光束在焦平面的总光强及各分量光强分布随偏振度变化而变化。研究还表明,焦平面上的光强分布形状还与聚焦透镜的数值孔径角取值有关。因此通过控制入射光束偏振度和聚焦透镜数值孔径角的取值,可以改变部分偏振高斯光束经大数值孔径透镜的聚焦光场分布。
物理光学 高斯光束 大数值孔径 德拜矢量积分 部分偏振
华侨大学信息科学与工程学院, 福建 泉州 362021
基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了椭圆偏振涡旋光束经高数值孔径透镜聚焦的聚焦特性, 着重分析了椭圆偏振涡旋光束深聚焦的光强、相位和角动量分布特性, 比较了相关参数变化对深聚焦特性的影响。研究表明, 椭圆偏振涡旋光束经过高数值孔径透镜聚焦以后, 在焦平面附近会得到具有广泛应用的椭圆光斑, 通过调整相应参数, 该椭圆光斑可以旋转一定角度, 其大小和形状也会发生变化。而且椭圆偏振涡旋光束深聚焦以后, 光束本身带有的自旋角动量会转化成轨道角动量。这些研究成果对于椭圆偏振涡旋光束在实际中的应用有着十分重要的意义。
物理光学 深聚焦 Richards-Wolf衍射积分 椭圆偏振涡旋光束 角动量
1 华侨大学信息科学与工程学院, 福建 泉州 362021
2 西南交通大学理学院物理系, 四川 成都 610031
研究了部分相干圆偏振贝塞耳-高斯光束经高数值孔径透镜的聚焦特性。基于德拜矢量积分理论, 分别推导出了部分相干圆偏振涡旋光束经过高数值孔径透镜聚焦以后的光强和偏振度表达式。根据数值模拟的结果, 比较了左旋和右旋圆偏振涡旋光束的不同深聚焦特性以及相关参量对涡旋光束深聚焦特性的影响。研究表明,入射光束的相关参数和聚焦透镜的数值孔径大小都会影响光束的聚焦特性。此外, 还得出一个重要结论, 部分相干圆偏振涡旋光束经高数值孔径透镜聚焦以后, 光束本身带有的自旋角动量会转化成轨道角动量, 这一研究成果对于利用涡旋光束进行微粒操控等方面应用具有十分重要的意义。
物理光学 德拜矢量积分理论 高数值孔径 贝塞耳-高斯光束 偏振度
