评述和分析了美国对导弹防御计划的调整及其带来的影响,特别介绍了机载激光**的未来发展.

对以K9玻璃为基底,采用ZrO2和SiO2为高低膜料来制备棱镜偏振膜,并进行膜系优化设计.设计指标为:波长540nm处满足Tp＞99%,Ts＜1%.优化结果表明,膜系以H3L(HL)13H3LH为最佳膜系.测试结果表明,此膜系完全满足设计指标,偏振性能优良.探讨了参考波长对偏振膜工作带宽的影响.

讨论了线偏振光入射方位角与介质反射率的关系.从能量角度出发利用菲涅耳公式及相关电磁理论,得出了线偏振光方位角与介质反射率的一般关系式,就特殊情况作了具体分析,给出反射率随方位角变化的大致范围.结果表明,在介质折射率一定的情况下,当线偏振光以布氏角入射时,介质反射率随线偏振光方位角的变化而按照一定的规律变化.

用傅里叶级数和复高斯函数的乘积对硬边光阑的窗口函数进一步拟合,对平顶高斯光束通过硬边光阑光学系统的模拟算法作了改进,并给出了近似解析传输公式.对直接积分Collins公式和使用Wen方法的数值计算结果作了比较.研究表明,只要傅里叶级数项数不少于30,改进后的算法比直接用复高斯函数展开具有更高的计算精度.

以具有初始啁啾的高斯脉冲在单模光纤中的传输为例,分析、计算了线性初始啁啾对光纤二阶、三阶色散效应的影响,指出了初始啁啾进行色散补偿的适用范围和条件,并对二阶、三阶色散完全补偿光纤链路中40Gbit/s短脉冲传输效果进行了数值计算,结果表明,依据入射功率选择合适的初始啁啾,能使脉冲稳定传输距离大幅提升.

通过对烧结温度的变化过程、产物相的形成与转变、致密化行为、硬度特征等细致的研究和分析,揭示了Cu-Al系粉末材料激光反应烧结的特性.结果表明,在激光输出功率800W、持续作用时间为16s的情况下,反应向试样的纵深方向发展,表现出剧烈、快速的蔓延燃烧特征,相的形成是在激光加热与反应阶段的短暂时间内完成.由于激光加热比常规电炉加热速度快,烧结试样均产生收缩,在Cu75Al25试样中出现了亚稳态马氏体(M)型Cu3Al相.

对一种基于单端半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制型(XGM)全光波长转换器结构建立了动态理论模型,以这个模型为基础分析了抽运光功率、探测光功率、剩余反射率、转换波长转换间隔、注入电流对转换后探测光的输出消光比的影响.结果表明,利用单端SOA实现波长转换比普通SOA实现波长转换将获得更好的输出消光比特性.

介绍了可调谐半导体激光器在光通信领域的应用及其工作原理.重点讨论了SSG-DBR可调谐激光器的结构、工作原理,以及波长稳定控制方法.提出了一种新的基于温度反馈的波长稳定控制方法,使可调谐激光器的输出在20℃～70℃范围内的波长漂移小于1nm,边模抑制比优于35dB.该方法简单、可靠,将会对可调谐激光器在全光网络中的应用起到一定的推动作用.

全金属RF激励CO2激光器中,气体放电区的温度分布与放电区的工作气体、注入功率和激光器外壳温度都有关系.腔体厚度以及腔体和金属电极之间的绝缘气体层厚度的变化,对放电区的温度分布也会产生一定的影响.通过解析的方法,计算各种因素对温度分布的影响,为合理设计激光器的结构参数和选择适当比例的激光工作气体提供了有利的参考.

通过对光子水下传输过程的MonteCarlo模拟,研究了海水对偏振激光的退偏振作用,得到了不同海水深度的退偏振度,同时研究了不同海水表观光学性质对海水退偏振的影响.结果表明,含有大量粒子的海水对偏振激光有明显的退偏振作用,当达到某一特定深度时,偏振激光将变成完全非偏振光.海水中分布的大小不一的微粒是海水退偏振作用的主要原因,同时海水的表观光学性质对海水的退偏振作用有着很显著的影响,随着海水总体衰减系数的增大,偏振激光完全退偏的传输距离变短.

探讨了HR-2抗氢不锈钢制薄壁件的激光热导焊方法,研究了激光热导焊接HR-2抗氢不锈钢制薄壁件的工艺参数,分析了焊缝焊深的波动情况及影响焊深波动的因素,提出了有效的焊深波动控制措施.结果表明,采用降低焊接速度和焊前预热等措施,可以突破CO2激光热导焊接HR-2抗氢不锈钢的熔深极限,并且可降低焊深波动;在规范参数和工艺方法选择合适的情况下,激光焊接HR-2抗氢不锈钢薄壁件,可达到焊深≥0.25mm、焊深波动控制在±10%的范围以内、焊缝内部质量及表面成形质量优良的焊接要求;但焊缝质量受激光对中点和点焊点的影响很大,应尽量避免采用激光对中及点焊.

分析了激光加工中光笔的运动过程,介绍了DXF(drawingexchangeformat)图形交换文件的结构,对比PLT格式在激光加工中的优缺点,提出了一种DXF数据交换接口的实现方法.通过DXF数据交换接口实现了AutoCAD在激光加工中的应用,效果比PLT格式理想.

在采用BPM法的基础上分析了玻璃波导中场的分布,提出了考虑增益后的光场数值模拟计算方法;比较了加入增益因子前后光场的变化,讨论了抽运功率、掺铒浓度及步长的变化对光场的影响,得到了场分布图.

利用激光熔覆技术,使用HL-1500型CO2激光器层.并采用现代化分析手段对涂层的宏观形貌,显微组织特征和元素分部进行了系统的观察和分析.研究结果表明,熔覆合金层显微组织由枝晶固溶体及其间细密的共晶组织组成,涂层中存在γ-Fe,γ-Ni,TiB2,TiB和少量的Ni4B3.

采用转移矩阵法推导出内置LiNbO3光波导的F-P腔滤波器的功率传输系数,运用计算机进行模拟计算,分析了光波导的传输损耗和腔薄膜反射率对滤波器透射光谱的强度、带宽和精细度的影响.结果表明,传输损耗越大,透射光谱的强度变小,带宽越大;反射率越大,透射光谱的强度变小,但带宽变小,精细度增大.考虑了滤波器的透射光谱强度和精细度等因素,提出一个合理的腔薄膜反射率,优化了滤波器的设计参数.

采用ITU(国际电信联盟)推荐的Ka波段为星间微波链路的通信频段,设计了采用激光链路透明传输微波信号的系统方案,包括直接微波信号传输和微波信号变频传输的两种方案.并指出了实现该目标的基本条件,即采用大功率、高光束质量的DPSSL(半导体激光器抽运固体激光器)为光发射机的光源,以及光发射机调制器的最佳选择是宽带LiNbO3波导调制器.

给出了各向异性磁光薄膜非线性第2谐波的极化矩阵,推演了该矩阵在不同对称表面上元的个数及其分布;导出了此磁光薄膜在自剩磁磁化强度分别平行于[001],[110]和[111]晶面且外施电场作用于相应表面时,相应表面上的非线性第2谐波极化强度,以及均匀反射空间相应表面激发的相应极化组合非线性第2谐波的强度;求出了该谐波光场的两个可能的取向角;分析讨论了相应表面上出现两个可能取向的原因及其影响因素.

通过对于谐振腔内倍频晶体实际工作情况的分析,利用解析法得出了倍频晶体KTP晶体在非中心辐射下内部温度场的解析解,并计算了KTP晶体内部温度场分布,为有效解决激光系统热效应问题提供了理论基础研究.

介绍了一种用连续激光制作动态自发光物体体视彩虹全息技术,为火焰场的温度分布及气流的浓度分布等领域的研究提供了新的实验方法.先用自制的透镜线阵照相机拍摄动态自发光物体的初级体视图,然后用连续激光照明初级体视图,透镜线阵此时不仅起到成像作用,而且起到了彩虹全息术中的狭缝作用.制作了动态自发光物体(蜡烛光)的体视彩虹全息图,并给出了实验结果.实验结果表明该方法是可行的.

从理论上和实验上研究了温度对扭转光纤环性能的影响.结果发现,当注入线偏振光时,扭转光纤环内存在一个弱主轴,并且其方向会随着温度的变化而偏移;而注入圆偏振光时,输出光仍然是一个比较好的圆偏振光,在同样的温度范围内,椭圆度变化很小.为进一步提高光纤大电流传感器的稳定性研究提供了一个有益的参考.

基于部分相干光的传输定律,研究了多色高斯-谢尔模型光束在自由空间中传输的光谱变化.研究表明,在近场会有光谱分裂出现,光谱分裂与光源的空间相干性和源光谱的谱宽以及位置参数有关.对结果作了分析,并用数值计算作了说明.

应用场耦合方法模拟计算了不同光纤斜端面角度下半导体激光器的耦合效率,并进行了实验测量.结果表明,不同的光纤斜端面角度下,对半导体激光器的耦合效率影响很大,根据不同的芯片参数合理选择不同的斜端面光纤可以得到尽可能高的耦合效率.

通过激光捕获跟踪实验研究,记录到了一系列的"猫眼"效应的回波光斑图像,提出了回波光源模型简明分析表达式,为"猫眼"效应的进一步研究和应用提供了可靠的实验依据.

利用黎卡地-贝塞尔函数模拟了不同粒子尺度的散射光强和偏振特性.当粒子尺度增加时,散射光强增加;水平偏振变得不?猿?而垂直偏振没有变化;当粒子的折射率虚部增加时,散射光强减少.从粒子的这些散射特性和偏振特性,可以测量和分辨不同尺度的粒子.

推导出以模式间相互独立的厄米-高斯光束为基底的部分相干平顶光束的模系数和M2因子的解析式,对部分相干平顶光束的模分解及合成进行了研究.研究结果表明,随着光束阶数M及表征光束相干性的参数w0/v0的增加,基模的份额减小,M2因子增大.采用模式间相互独立的厄米-高斯光束叠加的方法合成部分相干平顶光束的光强矩形分布与光束M2因子二者无法同时兼顾,即若要求空间分布非常接近矩形,则光束的M2因子较大,若要求光束的M2因子较小,则只能降低对光强矩形分布的要求.在实际工作中,可以通过选择恰当的基底基模高斯?馐氖叽缫约翱刂聘髂Ｊ降墓夤β?由模式间相互独立的厄米-高斯光束合成部分相干平顶光束.

棱镜偏光镜的空气隙对其透射比同样具有影响,对空气隙的厚度进行优化设计对提高棱镜的透射比很具实际意义.以格兰-泰勒棱镜为例,利用菲涅耳公式和多光束干涉理论,给出空气隙棱镜e光透射比的计算公式,分析了e光透射比随其空气隙厚度的变化规律,提出了为提高透射比棱镜空气隙厚度的最佳取值,从而实现棱镜的优化设计.

基于法布里-珀罗(F-P)腔光束干涉理论,建立垂直腔半导体光放大器(VCSOA)的双稳模型.针对近期实验参数,仿真研究了透射模式下VCSOA的双稳特性,找到实现双稳环宽控制的3种基本途径,即适当增大偏置电流、保持偏置与阈值比不变情况下提高顶端面反射率、减小初始相位失谐量都会使双稳环宽变宽.

基于菲涅耳衍射积分公式,推导出了会聚球面波通过环形光阑后场分布的解析公式,并讨论了一些特殊情况.数值计算例表明,光强分布与菲涅耳数和遮拦比有关.使用轴上光强公式和近似公式对焦移计算结果的比较证明了近似公式的适用范围.

为提高系统的测量精度,拓宽系统的测量范围,基于偏振调制原理,设计了分束差动法测量波片延迟量的方法和实验系统.测试表明,该系统的测量范围覆盖紫外、可见及近红外区域,也可以用来测量其它相位延迟器的延迟量.对于1/4波片和半波片的测量精度优于0.1%.

以准三能级固体激光理论为基础,用数值方法研究了LD边抽运Yb:YAG板条激光器的激光输出特性、温度效应、光学畸变和摩尔分数优化等性能.计算表明,Yb:YAG可实现100kW的激光输出,板条的尺寸在130mm×60mm×3mm左右,Yb3+的摩尔分数小于1%.从晶体的生长的角度看,生长出满足130mm×60mm×3mm晶体元件加工需求的Yb:YAG晶体是可行的.所以,Yb:YAG是未来激光战术**中的候选材料.

介绍了一种用于工程机器人的双目立体视觉系统.该系统采用双面阵CCD,可对激光光斑中心表示的空间点进行定位.给出了系统的结构、数学建模方法及计算公式,采用灰度矩法实现激光光斑中心的精确定位.通过对不同尺寸的椭圆形、方形和三角形光斑的实际测量,系统中心定位精度达到2%,而且不受光斑形状的影响,具有良好的稳定性.

为克服高能激光用相变致冷镜两次出光时间间隔长的缺点,设计了一种新型半导体致冷复合相变硅镜,并采用ANSYS有限元程序模拟了实心硅镜、相变镜和半导体致冷镜的光照热行为.由最大温度-时间曲线可知,在净吸收热量为100W、环境温度为20℃,制冷量为25W时,半导体致冷复合相变硅镜只需5s就可使镜体的温度和弹性变形恢复至初始状态.

介绍了几种基于空间载波条纹图的相位提取方法,包括正弦拟合法、卷积法、傅里叶变换法和小波变换法,并对这些方法进行了综合比较.重点讨论了对傅里叶变换法的精度限制因素,并总结了对其改进的各种途径.

综述了激光非晶晶化制备Fe基纳米软磁材料的国内外研究进展和现状.介绍了Fe基纳米软磁材料的双相组织结构和性能特征及应用领域;对比分析了传统退火晶化和激光晶化制备技术的优缺点;阐述了研究激光纳米晶化技术的重要意义和理论价值.提出了激光晶化技术制备Fe基纳米软磁材料需要重点系统研究的课题和方向.

总结了薄膜应力的一些测量方法.分析了利用测量基片弯曲曲率的激光宏观变形分析法--激光干涉法、激光束偏转法的理论依据及其测量原理,计算了各种测量方法的测量精度.激光干涉法的精度可达0.92%,可测量的最小应力值为15.7MPa;激光束偏转法较低,为2.12%,可测量的最小应力值为25.5MPa,空间分辨率低,约为100μm.