强激光与粒子束
2023, 35(6): 069002
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 200031, China
In this paper, we propose and demonstrate an adjustable-free and movable thin disk laser based on the telecentric cat’s eye cavity. We design a V-shaped laser cavity containing two reflectors with thin disks as the gain medium. The experimental results from the traditional plane-plane cavity, plane-telecentric cat’s eye cavity, and double telecentric cat’s eye cavity are compared. They show that plane-telecentric cat’s eye cavity laser can keep operating at the adjustable-free range of to , which is up to 60 times better than that of traditional plane-plane cavity. In the double telecentric cat’s eye case, the adjustable-free range is improved to to . Additionally, in the case of the double telecentric cat’s eye cavity, the output telecentric cat’s eye can achieve free movement within the horizontal range of .
thin disk laser telecentric cat’s eye adjustable-free laser Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 111403
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
为了对“反猫眼探测”技术的效能进行量化及客观评价, 本文提出一种基于目标回波图像处理的“反猫眼探测”效能评价技术, 利用计算窗内图像质心变化作为目标可探测性判据, 通过对“反猫眼探测”技术改进前后的目标进行对比实验, 对其最大可探测距离及相同探测距离上最小照明激光功率的等效能评价参数进行了相对测量, 实现对“反猫眼技术”效能的量化评价。对评价系统的原理进行分析、设计了原理样机并以 “反猫眼探测”技术改进前后的瞄准镜作为目标进行了外场实验。实验结果表明, 当测试距离由500 m变为1 km时, 最小照明功率的下降率变化1.5%; 当照明激光功率由500 mW变为300 mW时, 最大探测距离增加率变化1.8%。由此证明本文所提出评价方法在不同实验条件下所得出结果一致性较好, 可客观、准确地反映“反猫眼探测”技术的效能, 从而为相关领域研究提供支持。
主动光电探测 反猫眼探测 回波图像 图像质心 active photodetection anti cat′s eye detection echo image image centroid
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
建立了猫眼回波探测成像光学系统损伤程度的实验系统, 得到激光损伤CCD时猫眼回波峰值功率随辐照时间的变化曲线, 分析了回波峰值功率的变化机理, 并据此建立回波峰值功率变化与CCD损伤程度之间的联系.研究表明, 受CCD不同损伤区域的反射率及粗糙度差异的影响, 猫眼回波峰值功率随CCD损伤程度的加深呈现先显著上升再迅速下降的变化规律, 实际应用时可通过探测CCD猫眼回波强度的变化,再依据此规律来推断CCD各层结构的损伤状态.
激光对抗 激光猫眼回波 CCD光电探测器 回波峰值功率 Laser confrontation Laser cat′s eye echo CCD photodetector Cat′s eye peak power
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
建立了不同损伤状态下光学成像系统的猫眼回波模型, 分析了CCD各层被损伤对猫眼回波功率的影响, 得到猫眼回波功率变化与CCD损伤程度的对应关系, 并通过实验进行了验证.研究发现, 在远场情况下成像光学系统的猫眼回波中心位置光强最强, 且回波功率随CCD损伤程度的加深呈现先显著上升再迅速下降.最后缓慢下降的变化规律, 可由此判断CCD各层结构的损伤状态.研究结果对远场条件下CCD被损伤程度的实时监测有一定的参考价值.
猫眼回波模型 回波功率变化 CCD的损伤程度 远场 CCD CCD Cat′s eye echo model Variation of echo power Degree of damage to CCD Far field
长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
根据矢量场的光线追迹方法和光路的几何关系, 推导得出入射高度(归一化)、折射率和逆反发散角之间的变化关系, 以逆反发散角最小为目的, 得出“猫眼”逆反射器的最佳设计参数, 并利用ZEMAX进行光学设计。基于三维琼斯矩阵法对所设计的“猫眼”逆反射器进行了偏振光线追迹和偏振特性研究, 重点分析了“猫眼”逆反射器的位相延迟和二向衰减特性及其对光束偏振态的影响, 理论计算表明: “猫眼”逆反射器在出瞳面上的位相延迟最大不超过0.3°, 二向衰减均低于0.027, 且线偏振态入射“猫眼”逆反射器, 出射仍为线偏振态, 即偏振方向保持不变。对此, 利用FRED对所设计的“猫眼”逆反射器进行了以水平、45°、圆、椭圆偏振态入射的仿真模拟, 验证其理论分析的正确性。结果表明: 经“猫眼”逆反射器逆反后的偏振态仍与入射偏振态相同, 偏振方向不发生改变, 这与理论计算结果相一致, 即“猫眼”逆反射器具有保偏振态不变的效应, 这对“猫眼”逆反射器的推广应用具有重要意义。
“猫眼”逆反射器 三维琼斯矩阵法 位相延迟 二向衰减 偏振态 cat′s eye retroreflector three-dimensional Jones matrix method retardance diattenuation polarization state 红外与激光工程
2017, 46(6): 0620001
脉冲功率激光技术国家重点实验室(电子工程学院), 安徽 合肥 230037
利用猫眼回波的变化研究焦平面上硅在激光辐照下的损伤演化。随着激光辐照时间的增加, 回波图像出现抖动, 产生新的纹理, 判定焦平面上硅受到损伤。损伤对应的回波图像面积不断扩大, 损伤区内光斑结构逐渐变得复杂, 且光斑面积不断减小, 最终形成动态稳定的损伤回波图像。依据回波图像的变化分析硅的损伤形貌, 依次出现表面氧化、小尺度形貌损伤、损伤面积扩大等现象。初步分析了回波图像纹理特征与焦平面上硅损伤形貌的对应关系, 认为回波图像损伤区光斑的自相关性与角二阶矩随着损伤形貌粗糙度的增大而减小。
猫眼回波 微观损伤形貌 演化 纹理特征 cat′s eye echo-wave micro damage morphology evolution texture feature 红外与激光工程
2016, 45(12): 1206007
电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室 ，合肥 230037
以惠更斯-菲涅尔衍射公式为基础，推导了猫眼系统的回波光场，并以二维光栅作为凝视光电成像系统的焦平面器件进行理论计算和实验验证.分析了光阑孔径对回波图像与焦平面器件调制之间相关性及空间截止频率对猫眼回波的影响.结果表明：随着光阑孔径的减小，回波图像信息减少，与焦平面上光斑的相关性降低；随着光阑孔径的增大，光栅干涉形成的次级光斑逐渐出现在回波图像中，回波图像也由于各级光斑的干涉变得复杂，对应的空间频谱变化反映了各级光斑的交叠情况.该研究对利用回波特征用于凝视光电成像侦察设备实施激光主动探测具有实际应用价值.
激光技术 猫眼回波 波动光学 二维光栅 光阑孔径 空间频谱 Laser technology Cat′s eye echo-wave Wave optics Two-dimensional grating Aperture size Spatial frequency
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
平行光束或者激光束在光轴方向上照射焦平面成像系统时会产生猫眼效应, 焦平面探测器安装的正交性与离焦量直接影响猫眼回波的光学特性, 进而影响基于猫眼效应的探测系统的性能。针对猫眼效应中离焦量与后向反射光束发散角之间关系, 利用物理光学进行分析, 建立理论模型, 对焦距为0.18 m的焦平面探测成像系统进行数值计算得到: 在离焦量为0.16 mm时, 发散角最小(0.019 mrad)。搭建实验系统, 测试离焦量与猫眼回波发散角, 测得离焦量在0.15 mm附近存在最小的发散角为0.025 mrad, 与计算结果0.019 mrad基本吻合。研究表明: 1) 负离焦对发散角的影响大于正离焦; 2) 猫眼回波发散角基本上随着离焦量绝对值的增加而变大, 但是变化曲线并不关于零离焦量点对称, 而是在某个正离焦处存在一个最小发散角。
猫眼效应 离焦量 发散角 焦平面 cat’s eye effect defocus divergence angle focal plane
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室超精密工程研究中心, 吉林 长春 130033
由于非共光路误差是菲索干涉仪进行高精度检测中最重要的误差因素之一，而非共光路误差是由于非理想的光学系统即干涉仪的出射波前不理想造成的，所以为了测量干涉仪的出射波前来评估干涉仪非共光路误差的大小，提出一种利用干涉仪猫眼位置绝对测量干涉仪出射波前的方法。该方法基于干涉仪自身的面形测量功能，操作非常简单，只需要一块反射镜就能够实现干涉仪出射波前的测量。该方法通过至少三个猫眼位置的测量得到干涉仪出射波前的自身剪切数据，然后通过基于旋转平移的绝对检测算法直接得到干涉仪的出射波前的二维波前数据。实验结果表明：该方面能够实现不包括Power在内均方根(RMS)值约为15 nm 的测量精度。该方法能够准确测量干涉仪出射波前，从而评估干涉仪非共光路误差。
测量 光学检测 猫眼 菲索干涉仪 波前 中国激光
2015, 42(12): 1208002
