张琪 1,2胡启立 3王红燕 1,2胡鸣 1,2[ ... ]胡立发 1,2,*
作者单位
摘要
1 江南大学理学院,江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心,江苏 无锡 214122
3 光电对抗测试评估技术重点实验室,河南 洛阳 471003
热晕效应是影响高功率激光光束质量的重要因素之一,对这一效应进行合理的仿真,有利于高能激光的应用。针对目前模拟高能激光热晕效应的微扰法、积分法和相位屏法适用条件不清晰的问题,对三种数值模拟方法进行了系统的对比,并结合实验数据确定了每种方法最为合适的适用范围:广义畸变参数N<3时,选用积分法;3<N<4.8时,选用微扰法;N>4.8时,选用相位屏法。此外,利用可编程的液晶空间光调制器实现了热晕相位畸变的实验室模拟,得到的实验室模拟结果与数值仿真结果高度吻合。合理的数值模拟及实验室模拟对于强激光的实际应用具有重要的参考价值。
激光光学 热晕效应 高能激光 微扰法 积分法 相位屏法 
中国激光
2024, 51(8): 0805003
Author Affiliations
Abstract
1 Mathematics Department, Faculty of Science, Zagazig University, Zagazig 44519, Egypt
2 Basic Science Department, Faculty of Computers and Artificial Intelligence, Modern University for Technology & Information, Cairo 11585, Egypt
3 Basic Science Department, Higher Institute of Foreign Trade & Management Sciences, New Cairo Academy, Cairo 379, Egypt
4 Department of Mathematics and Physics, Grambling State University, Grambling, LA 71245, USA
5 Mathematical Modeling and Applied Computation (MMAC) Research Group, Center of Modern Mathematical Sciences and their Applications (CMMSA), Department of Mathematics, King Abdulaziz University, Jeddah 21589, Saudi Arabia
6 Department of Applied Sciences, Cross-Border Faculty of Humanities, Economics and Engineering, Dunarea de Jos University of Galati, 111 Domneasca Street, Galati 800201, Romania
7 Department of Mathematics and Applied Mathematics, Sefako Makgatho Health Sciences University, Medunsa 0204, South Africa
8 Department of Computer Engineering, Biruni University, 34010 Istanbul, Turkey
9 Department of Mathematics, Near East University, 99138 Nicosia, Cyprus
10 Faculty of Sciences and Environment, Department of Chemistry, Physics and Environment, Dunarea de Jos University of Galati, 47 Domneasca Street, 800008, Romania
11 Department of Business Administration, Faculty of Economics and Business Administration, Dunarea de Jos University of Galati, 59–61 Nicolae Balcescu Street, 800001 Galati, Romania
The parameter dynamics of super-sech and super-Gaussian pulses for the perturbed nonlinear Schrödinger’s equation with power-law nonlinearity is obtained in this article. The variational principle successfully recovers this dynamical system. The details of the variational principle with the implementation of the Euler–Lagrange’s equation to the nonlinear Schrödinger’s equation with power-law of nonlinearity described in this paper have not been previously reported.
Solitons Variational principle Perturbation Euler–Lagrange 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(2): 2023035
作者单位
摘要
1 暨南大学信息科学技术学院,广东 广州 510632
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240
硅基微环谐振器由于其优异的光谱选择性、紧凑的占地面积和低功耗特性,被大量应用于光子集成领域。但是,由制造误差和硅基器件高热敏性引起的微环谐振波长偏移会导致工作状态不稳定,在实际应用中需要实现相应的波长锁定方案。提出了一种基于差分进化和数字微扰的微环波长锁定系统,以输出光功率为监测变量,在全局搜索阶段基于差分进化算法搜索最佳加热功率来定位目标信号波长,在局部锁定阶段基于数字微扰算法解调出误差信号,据此来增减加热功率以消除环境温度波动干扰。经过理论推导和实验验证,发现提出的差分进化算法搜索最佳加热功率的速度比传统的逐步扫描方式快4倍左右,实验验证了在400 s内、在环境温度变化5 ℃条件下微环谐振波长的稳定锁定。
硅基微环 波长锁定 差分进化 数字微扰 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2323002
作者单位
摘要
中国科学院 上海高等研究院,上海 201210
简述了用于分析多胞超导射频腔场平坦度调节的微扰理论,推导了场平坦度的理论计算方法。针对超导腔微小范围内的纵向拉伸/挤压,进行理论计算分析与结构-电磁多物理场模拟计算以求得变形前后腔体场平坦度及其变化趋势,所得结果表明:理论分析结果与仿真计算结果基本一致,进一步深入验证了该微扰理论的有效性。在多胞超导射频腔的加工制造、运行过程中的关键环节,国际上广泛采用的两种方法——包括预调谐过程中的“先单胞后整腔”和运行时腔体调谐过程中“整腔拉伸/挤压”方法,基于分析结果,这两种方法正确性和合理性均在理论上得以验证。在超导射频腔腔型设计的第一阶段——单胞优化设计过程中加入结构-电磁多物理场分析,可使腔型优化设计过程更加高效,结果表明:优化后的单胞(包括端胞和中间胞)的频率敏感度应尽可能接近或相等,以保证在腔变形期间始终保持较好的场平坦度。
超导射频 微扰理论 场平坦度调节 多场耦合仿真 腔型设计 superconducting radio-frequency perturbation theory field flatness tuning multi-field coupling simulation cavity shape design 
强激光与粒子束
2023, 35(7): 074001
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optoelectronic Technology and Systems (Education Ministry of China), Chongqing University, Chongqing 400044, China
Ultra-high spectral purity lasers are of considerable research interests in numerous fields such as coherent optical communication, microwave photonics, distributed optical fiber sensing, gravitational wave detection, optical clock, and so on. Herein, to deeply purify laser spectrum with compact size under normal condition, we propose a novel and practical idea to effectively suppress the spontaneous radiation of the laser cavity through weak external distributed perturbation. Subsequently, a laser configuration consisting of a main lasing cavity and an external distributed feedback cavity is proposed. The feedback signal with continuous spatio-temporal phase transition controlled by a distributed feedback structure is injected into the main cavity, which can deeply suppress the coupling rate from the spontaneous radiation to the stimulated emission and extremely purify the laser spectrum. Eventually, an ultra-narrow linewidth on-chip laser system with a side mode suppression ratio greater than 80 dB, an output linewidth of 10 Hz, and a relative intensity noise less than -150 dB/Hz is successfully obtained under normal conditions. The proposed concept in this work provides a new perspective for extreme regulation of laser parameters by using weak external distributed perturbation, which can be valid for various gain-type lasers with wide wavelength bands.
high-coherence weak external distributed perturbation narrow linewidth laser 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(2): 210149
张金英 1,2,*李世豪 1,**王瑞 1,***王鑫野 1[ ... ]高彦泽 1,2
作者单位
摘要
1 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室,北京理工大学光电学院,北京 100081
2 北京理工大学长三角研究院,浙江 嘉兴 314001
结构色在光学伪装等领域具有重要的应用前景,但其存在严重的角度依赖性。提出利用随机微扰表面降低反射光谱角度依赖性的方法;研究了不同微扰特征的粗糙表面结构在不同入射角下的反射光谱;通过有限元法计算了横电波、横磁波的反射光谱特性和能量传播特性,并据此获得了等效自然光的反射光谱和角度依赖规律。分析发现在0°~40°入射角度范围内,平整表面结构的反射光谱峰值移动了34.0 nm,随机微扰表面结构的反射光谱峰值仅移动了10.0 nm,角度依赖特性降低了70.6%,结果表明微扰表面结构对于降低角度依赖性具有显著作用。
表面光学 微扰表面 结构色 角度依赖特性 光学伪装 
光学学报
2023, 43(1): 0124002
作者单位
摘要
1 安徽理工大学 机械工程学院, 安徽淮南23200
2 安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室, 安徽淮南3001
为了解决具有强扰动的大型气候环境试验舱温度数据波动大、难以精确控制的问题,本文分析了试验舱温度结构组成、温度控制特点和热负荷扰动来源,提出了适用于大型试验舱温度精确控制的冷热端温度动态模糊PID协调控制算法,研究其控制原理及具体算法。同时提出了利用卡尔曼(Kalman)滤波的温度数据处理方法和基于艾伦(Allan)方差分析的控制效果评判方法。实验结果表明,Kalman 滤波可有效去除温度测量数据中热负荷扰动产生的偏差,更真实反映温度实际变化。本文研究的控制算法相较于传统PID控制算法其温度波动性较小、系统稳态响应时间较短,可以用于大型气候环境试验舱的温度精确控制。
大型气候环境试验舱 强扰动 温度控制 模糊PID协调控制 Kalman滤波 large climatic environment test chamber strong perturbation temperature control fuzzy PID coordination control Kalman filtering 
光学 精密工程
2022, 30(24): 3159
Author Affiliations
Abstract
1 Concordia University, Department of Physics, Montreal, Quebec, Canada
2 TandemLaunch, Montreal, Quebec, Canada
We introduce a formalism, inspired on the perturbation theory for nearly free electrons in a solid-state crystal, to describe the resonances in optical ring resonators subjected to a perturbation in their dielectric profile. We find that, for small perturbations, degenerate resonant modes are split with the splitting proportional to one specific coefficient of the Fourier expansion of the perturbation. We also find an expected asymmetry in the linewidths (and Q factors) of the split modes. Experimental transmission spectra from rings with specially designed perturbations show a qualitative match with the formalism predictions.
ring resonators photonic crystals perturbation theory mode splitting 
Advanced Photonics Nexus
2022, 1(1): 016004
作者单位
摘要
西南科技大学 理学院, 绵阳 621010
为了实现高精度温度传感的目的, 设计了一种新型双芯光子晶体光纤耦合微扰传感结构, 采用有限差分光束传播法对该结构的传感特性进行了分析。利用RSOFT软件的Beampronp模块对该传感器特性进行了仿真研究。结果表明, 在满足双芯耦合条件下, 折射率灵敏度可达7000nm/RUI; 耦合间距灵敏度可达2;在填充液体为乙醇时, 该传感结构可实现温度范围为278K~338K的检测, 在该范围内的灵敏度可达4nm/K。该传感器检测线性度高、工艺简单, 对其它相关传感器的研究有一定帮助和意义。
光纤光学 传感器 有限差分光束传播法 双芯光子晶体光纤 耦合微扰 体积膨胀 fiber optics sensor finite-difference beam propagation method dual-core photonic crystal fiber coupling perturbation volume expansion 
激光技术
2021, 45(3): 326
作者单位
摘要
1 清华大学 工程物理系,北京 100084
2 中国原子能科学研究院 回旋加速器研究设计中心,北京 102413
3 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
Hybrid聚束-加速结构是把驻波预聚束器、行波聚束器和标准加速管集成到一起的新型RF结构。简述了对S波段Hybrid聚束-加速结构样机的束流动力学优化和微波设计结果,解释了Hybrid结构导致发射度增长的原因,对此样机进行了射频低功率测试。样机的冷测结果与RF设计结果一致性很好。在冷测频率2 855.21 MHz处,实测S11小于?45 dB,腔间相移偏差小于±2°,VSWR≤1.2对应的带宽大于5 MHz,轴向场分布完全满足动力学要求。
聚束系统 Hybrid聚束-加速结构 非谐振微扰法 反射相位法 低功率测试 bunching system hybrid bunching-accelerating structure non-resonant perturbation measurement SLAC method low power test 
强激光与粒子束
2021, 33(2): 024002

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