1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 河北省保定市天河电子技术有限公司，河北 保定 071025
3 河北大学 电子信息工程学院，河北 保定 071000
针对警戒激光雷达近场信号过饱和与雨、雾等天气形成的近距离虚假信号造成“虚警”或“漏警”的问题，研究了一种基于重叠因子的同轴警戒激光雷达动态范围压缩方法。由经典激光雷达方程以及同轴遮挡和激光光斑能量分布的概率密度函数，建立了激光雷达方程修正模型；针对商用警戒激光雷达进行了响应曲线测试，并与基于激光雷达方程修正模型仿真的响应曲线进行对比分析，验证模型的有效性；仿真分析了发射透镜半径、光阑半径、激光发散角、接收透镜焦距四个参数对响应曲线的影响，结果表明：光阑半径是影响响应曲线的最主要因素，增大光阑半径可以显著压缩近场信号，进而压缩响应曲线的动态范围。论文建立的激光雷达方程修正模型对激光雷达初始设计具有重要指导意义及广泛的应用前景。
激光雷达 响应曲线 动态范围压缩 基模高斯激光 LiDAR response curve dynamic range compression fundamental mode Gaussian laser 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230027
1 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
2 激光加工国家工程研究中心, 湖北 武汉 430074
碟片激光器因具有高峰值功率与大能量等特性备受青睐,但在输出高功率激光的同时碟片晶体也极易受到热效应的影响而发生形变,致使光束质量劣化。设计并制作了一种简单的变形镜来补偿碟片晶体的光焦度变化。通过调节气室的气压,变形镜的曲率半径可以实现在2.050 m至+∞之间调整。基于此变形镜,碟片激光器的工作点能够随着光焦度的改变而同步移动。碟片上的激光光斑半径在整个泵浦范围内保持不变。因此碟片激光器可以保持工作在基模而激光光束质量因子M2从阈值至最大激光输出均不超过1.2。
激光器 变形镜 碟片激光器 光焦度 基模 补偿
华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
为了优化高功率板条激光器的光束质量, 采用提高单侧基模光束的尺寸来限制腔内部分高阶模式振荡的方法,针对半导体侧面抽运板条激光器, 测量了激光器在抽运状态下水平和竖直方向热焦距, 建立了热透镜等效模型, 并以平-平腔为参考, 设计了水平和竖直方向单侧基模尺寸均会扩大的平-凹腔。验证了对于激光介质截面尺寸固定的板条激光器, 扩大单侧基模尺寸可以限制高阶模式从而优化光束质量, 并提出了进一步优化板条激光器性能的研究方法。结果表明, 当平-凹腔的腔长为370mm时, 输出功率为59.9W, 水平方向M2因子由平-平腔的115.6显著优化至32.9, 竖直方向M2因子由116.4显著优化为60.9。该研究对于板条激光器获得高质量输出及相关应用有实际意义。
激光器 半导体侧面抽运 谐振腔 热焦距 基模 光束质量 lasers semiconductor side-pumped resonant cavity thermal focal length fundamental mode beam quality
1 宿州学院 信息工程学院, 安徽 宿州 2340001
2 安徽大学 电子信息工程学院, 安徽 合肥 230601
针对飞秒光脉冲全光纤化传输的需求, 研究了空心Bragg光纤单基模传输的特性。进而设计了一款空心Bragg光纤, 用于中心波长在1.550μm的飞秒脉冲单基模传输。为了解决空心Bragg光纤在工作窗口色散过大的问题, 通过合理的引入缺陷层调节空心Bragg光纤单基模传输的色散特性, 使其在工作窗口低色散或零色散传输。仿真结果表明, 空心Bragg光纤在1.45μm至1.65μm的带宽范围内都可以维持单基模、低色散或零色散传输, 完全满足脉宽为100飞秒的光脉冲全光纤化传输的需求。
飞秒脉冲传输 空心Bragg光纤 单基模 缺陷层 大带宽 低色散 femtosecond pulse transmission hollow Bragg fiber single fundamental mode defect layer broad-band low dispersion
华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
为了获得简单紧凑的固体激光器, 采用半导体端面抽运三程折叠谐振腔板条激光器, 建立了热透镜等效腔模型, 进行了等效腔稳定性及腔内基模光斑半径的仿真分析, 将新型结构与平-平腔结构进行了比对性实验研究。结果表明,在三程折叠腔长为170mm时, 获得了21W的1064nm激光功率输出, 光光转换效率为16.4%, 斜效率为25%, 水平和竖直方向上的M2因子分别为10.8和2.76。同等条件下, 水平方向上M2因子从平-平腔的152.7优化到三程折叠腔的10.8; 输出光斑水平方向尺寸由平-平腔的10.8mm压缩到三程折叠腔的4.1mm,验证了结构简单紧凑的端面抽运三程折叠谐振腔激光器光束的输出能力。该研究对获得腔内调Q和腔内倍频532nm激光器有实际意义。
激光器 谐振腔 双端抽运 谐振腔稳定性 基模 lasers resonator dual-end pump stability of resonator fundamental mode
1 西昌卫星发射中心, 四川 西昌 615000
2 中航工业西安航空发动机(集团)有限公司, 陕西 西安 710021
针对激光光斑漂移受多种干扰因素影响，测量准确性难以估计的问题，提出了基于贝叶斯推理的光斑漂移特性分析方法。在对贝叶斯定理进行严格推导、激光基模光斑特性进行分析、测量噪声对理想光斑漂移影响分析的基础上，构建了完善的基于贝叶斯推理的光斑漂移特性数学模型，对相关参数进行了严格的推导。仿真结果和理论分析符合较好，该方法可用于评估环境(热效应、环境振动和空气扰动)因素对激光漂移的影响程度。
激光光学 贝叶斯定理 光斑漂移 基模 正态分布 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 041411
连云港师范高等专科学校 物理系, 江苏 连云港 222006
设计了一种由六角形空气柱包层组成的C6v(六重旋转对称)全内反射型PCF(光子晶体光纤), 采用全矢量有限元法研究其基模色散, 数值研究结果表明, 在其他参数不变的情况下, 包层空气柱由圆形变成六角形后两基模偏振态会出现分离现象, 存在较大的模式双折射与较高的PMD(偏振模色散), 基模的波长色散在X偏振时与包层圆形空气柱时有相同的变化曲线, 说明包层空气柱形状对基模色散特性有较大影响。
六重旋转对称全内反射型光子晶体光纤 全矢量有限元法 基模色散 C6v total internal reflection photonic crystal fib full vector finite element method the fundamental mode dispersion characteristics
1 中国工程物理研究院 a.电子工程研究所
2 b.微系统与太赫兹研究中心，四川 绵阳 621999
为解决太赫兹( THz)行波管工作电流过小、输出功率低等问题，提出了基模多注工作模式的折叠波导行波管 (TWT)。首先，获得了基模多注折叠波导色散特性；然后，对基模多注折叠波导的传输特性进行了模拟计算；最后，完成了 0.14 THz基模多注折叠波导行波管的注波互作用特性分析。电子注参数为 12 mA，15.75 kV时，获得的 3 dB带宽为 25 GHz(128 GHz~153 GHz)，最大增益为 33.61 dB，最大峰值功率为 23 W；电子注参数为 30 mA，15.75 kV时，在 0.14 THz处获得了 38 dB增益，最大脉冲输出功率为 63.1 W。该方法能够有效增大 THz行波管的工作电流，提高互作用增益及效率、3 dB带宽、输出功率；在增益相同时，基模多注行波管可以做得更短、更紧凑。
基模 多注 折叠波导 太赫兹行波管 fundamental mode multi -beam folded waveguide terahertz traveling -wave tube 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(2): 184
1 哈尔滨工业大学 能源学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
通过求解电磁波束包络方程和能量方程的耦合方程组, 考虑温度对材料介电系数的影响及传输损耗产热的耦合作用, 求解了复合热边界条件下光纤的基模态传输和损耗问题。研究表明: 随着纤芯半径的增大, 电场强度、能量耗散密度减小, 传播常数增大; 环境温度降低、对流换热系数增大和表面发射率升高都会使得传播常数减小, 电场强度、能量耗散密度增大; 能量耗散密度和电场强度随截面曲率的变化并不是线性的, 还受到其他因素的共同作用。
光纤基模态 传播常数 能量耗散密度 热光耦合 base-mode transmission propagation constant power dissipation density coupled thermal-optical effects
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
理论分析了高阶模抑制型磁绝缘线振荡器（MILO）慢波结构, 推导了其各分区电磁场分布。通过对场分布的进一步分析可以发现, 角向开槽使得原始MILO结构中的两个简并的HEM11模式去简并, 分裂成为极化方向与开槽方向垂直或平行的两个模式; 通过改变慢波结构叶片间开槽角向位置相对关系, 可以破坏高阶模式之间π模谐振关系, 从而抑制高阶模式的起振, 使器件稳定工作在基模。
高功率微波 磁绝缘线振荡器 慢波结构 高频特性 HEM11模 基模 high power microwave magnetically insulated transmission line oscillato slow wave structure high-frequency characteristics HEM11 mode fundamental mode
