1 西安电子科技大学 光电工程学院，陕西 西安 710071
2 国防科技大学 电子对抗学院 红外与低温等离子体安徽省重点实验室，安徽 合肥 230000
在对Nd:YAG调Q激光器进行分析和设计时，研究人员通常选择忽略激光下能级寿命对脉冲波形的影响。当激光脉宽远大于激光下能级寿命时，这种近似一般不会带来太大偏差；而当脉宽达到纳秒量级时，Nd:YAG 晶体约30 ns的下能级寿命对脉冲波形的影响会变得非常严重。建立了Nd:YAG下能级寿命对输出脉冲波形影响的理论分析模型，并对窄脉宽的Nd:YAG调Q激光器的输出波形进行仿真研究。研究结果表明，在窄脉宽激光输出情形下，激光下能级寿命会导致调Q脉冲在主峰后出现尾峰，尾峰能量可达主峰能量的一倍以上。同时建立了Nd:YAG声光调Q激光器实验系统，在与仿真计算近似的条件下测量调Q脉冲波形，观察到与仿真结果一致的尾峰现象，实验验证了理论模型的正确性。
固体激光器 下能级寿命 Nd:YAG solid state laser lower level lifetime Nd:YAG
1 西安电子科技大学 光电工程学院，陕西 西安 710071
2 国防科技大学 电子对抗学院红外与低温等离子体安徽省重点实验室，安徽 合肥 230037
该文从理论上仿真了切割方向为165°Y，传播方向为75°Y的LiNbO3晶体(简称165Y LN)的表面波声光调制器的场分布及其重叠积分、驱动功率随波导厚度变化的关系，并与其他切割方向的仿真结果进行了比较。该方向位于材料退耦面内，且在该面具有最大的机电耦合系数，是潜在的高性能切割方向。测试表明，165Y LN的TE模和TM模在低频区均有较低的驱动功率和较大的重叠积分带宽，可被用于制作具有高性能且对偏振不敏感的表面波声光器件。
声表面波器件 声光相互作用 重叠积分 驱动功率 surface acoustic wave devices acousto-optic interaction overlap integral LiNbO3 LiNbO3 driving power
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
2 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
在离轴泵浦激光器中,离轴热透镜效应会引起激光器出现厄米-高斯(HG)模式的跳模现象,即随着泵浦功率升高,激光器先由单一的HG模式转变为混合模式,进而跳模到相邻的低阶HG模式。这是由离轴泵浦时离轴的热透镜使谐振腔光轴发生偏移,从而使有效的离轴量减小引起的。激光器所处的模式阶数越高,发生跳模对应的泵浦功率越低。实际中可以通过对离轴量增加一个修正量,使激光器重新恢复到跳模前的模式,泵浦功率越高,需要的修正量越大。实验产生了HG1,0~HG16,0 16个模式的高峰值功率脉冲光束,在10 kHz重复频率下,HG1,0光束的脉冲宽度为32 ns,峰值功率为4.1 kW;HG16,0光束的脉冲宽度为79 ns,峰值功率为0.7 kW。
激光器 固体激光器 厄米-高斯光束 离轴泵浦 跳模 热效应
西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
金属丝电爆炸是获取金属纳米级粉粒的有效途径, 电爆炸的演绎过程直接影响金属粉颗粒的尺度范围。采用纳秒级脉冲激光对爆炸过程的瞬态进行观察, 以激光干涉条纹为背景, 依据电爆炸过程中, 对条纹的扰动获取具有清晰边缘的爆炸区图像; 再根据激光穿过爆炸云团的透过率计算出不同时刻粉尘体浓度的三维分布图。测量结果表明: 通电后0.5 μs, 金属丝直径由03 mm扩展为4.7 mm,直到18 μs时扩展为28 mm, 而粒子的最大浓度由3×1021/cm3 减小为1.1×1020/cm3。整个扩展过程中, 粒子浓度沿径向呈现多个环带的分布形态。
电爆炸 等离子体 激光干涉 纳米铝粉浓度 三维分布 electric explosion plasma laser interference nano-aluminum powder concentration 3D distribution
西安电子科技大学 物理与光电工程学院，陕西 西安710071
激光晶体由于吸收了一部分泵浦光能量，产生的热量引起晶体内温度不均匀分布，使晶体内的折射率产生不均匀分布，对振荡光产生相应的相位调制，引起振荡光光场再分布，进而导致振荡光模式发生变化。谐振腔具有滤波作用，谐振腔会过滤掉振荡光中与谐振腔不匹配的模式，引起损耗，用MATLAB模拟晶体内温度场分布，通过计算谐振腔内基模的热致损耗及低阶模转换到高阶模的比例，并研究谐振腔中各阶模式的转换问题，为抑制高阶模并减小损耗提供理论依据。
非均匀泵浦 热效应 模式损耗 效能亏损 non-uniform pumping thermal effect mode loss efficiency loss
1 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室, 陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学 信息感知技术协同创新中心, 陕西 西安 710071
3 中国电子科技集团公司第三十八研究所, 安徽 合肥 230088
4 安徽大学 信号与信息处理教育部重点实验室, 安徽 合肥 230039
5 西安电子科技大学 技术物理学院, 陕西 西安 710071
以往对于超短脉冲与二能级原子系统的研究大多基于一些近似方法(慢变包络近似和旋转波近似等), 从而求得解析的近似解。但是, 由于忽略掉一些有用的光场中的信息, 就会造成光场导数项所产生的非线性性质的缺失。本文基于FDTD算法和预测-校正法相结合, 建立了预测-校正FDTD算法, 用于研究超短脉冲与二能级原子系统的相互作用, 以准确地描述光场与原子系统相互作用的特征, 验证了面积定理的部分规律；进一步构建了能够实现完全反转原子系统上下能级粒子的短脉冲。相关研究可为目标的特征分析提供参考。
超短脉冲 二能级原子系统 FDTD算法 预测-校正法 面积定理 ultrashort pulse two-level atom system FDTD algorithm prediction-correction method area theorem
1 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室, 陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学 信息感知技术协同创新中心, 陕西 西安 710071
3 中国电子科技集团公司 第三十八研究所, 安徽 合肥 230088
4 安徽大学 信号与信息处理教育部重点实验室, 安徽 合肥 230039
5 西安电子科技大学 技术物理学院, 陕西 西安 710071
增益媒质因其优良的放大特性和广阔的应用前景吸引了国内外学者的广泛关注, 然而, 激发增益媒质补偿欧姆损耗需要较强的外部能量, 极大地限制了增益媒质的发展前景。本文使用辅助位微分方程的时域有限差分方法研究了麦克斯韦方程与半经典的电子速率方程相耦合的自洽仿真过程, 并基于四能级原子系统描述的增益媒质和异常光传输现象间的耦合机制, 提出了一种新颖的含亚波长周期裂缝的增益/金属/增益纳米阵列结构。研究结果表明, 本文提出的纳米结构可以使用较低外部能量实现完全补偿欧姆损耗的目的。该结果对深入了解纳米结构和增益媒质之间的相互作用有着重要的意义。
增益媒质 时域有限差分方法 异常光学传输 gain material finite-difference time-domain(FDTD) method extraordinary optical transmission
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 西安机电信息技术研究所 第二研发部, 陕西 西安 710065
提出一种半主动寻的激光制导干涉编码方法, 在传统时序编码基础上加入多子光束相干发射系统产生的空间干涉图样, 形成时空域相融合的编码信号。设计一种多子光束相干发射系统, 依据子光束良好的空间相干性进行空间构图, 形成编码可控的空间干涉图样。计算结果表明: 当参数K值(子光束对角线之比)在2.5~3.5之间时, 干涉图样明暗相间程度最为明显, 干涉图样最为纯净; 当子光束相干发射系统中分束镜的位置偏移小于0.1 ?姿(?姿为激光波长), 角度偏离小于0.1 ?兹0(?兹0为光束发散角)时, 发射系统机械振动对制导系统的影响可忽略不计。
干涉编码 多子光束干涉 相干发射系统 半主动寻的 interference encoding multiple sub-beams interference coherent emission system semi-active homing 红外与激光工程
2019, 48(2): 0206005
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 西安机电信息技术研究所, 陕西 西安 710065
由于采用传统编码方式的半主动寻的激光制导技术已经无法满足现代战争的需要,提出一种基于多子光束干涉的时空融合制导系统。将空间"水印密钥"编码信息与传统时序编码信息相结合, 生成一种新型时空融合编码信号。所用激光器被等功率的分为N个子光束, 从而根据子光束间良好的空间相干性生成具有一定规则的空域图样。计算结果表明, 空间干涉图样具有独特的明暗相间特性; 当发射系统的位置抖动精度小于0.1λ(λ为激光波长), 角度抖动精度小于0.1θ0(θ0为光束发散角)时, 发射系统的机械振动对制导系统的影响可忽略不计。该方法大幅度提升了半主动寻的制导系统的识别能力以及打击距离。
融合制导 子光束干涉 相干发射系统 半主动寻的 fusion guidance multiple sub-beams interference coherent emission system semi-active homing
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 西安机电信息技术研究所 第二研发部,西安710065
提出一种基于多子光束干涉的时空域水印融合制导系统, 将空域“水印密钥”干涉编码与传统时域编码相结合, 形成时空域相融合的水印编码信号; 设计一种多子光束相干发射系统, 将来自于同一激光器的激光光束等功率的分为N个子光束, 子光束在空域内形成编码可控的水印干涉图样.结果表明, 干涉图样具有特定的明暗相间识别特性,时空域融合编码信号具有作用距离远, 抗干扰性强的突出优势.在多子光束相干发射系统中, 当分束镜的位置偏移小于0.1 λ(λ为激光波长), 角度偏离小于0.1θ0(θ0为光束发散角)时, 发射系统机械振动对水印制导系统的影响可忽略不计.
末制导 半主动寻的 多子光束干涉 干涉编码 稳定性 Terminal guidance Semi-active homing Multi-beam interference Interference encoded Stability 光子学报
2018, 47(10): 1014004
