1 西南交通大学物理科学与技术学院，成都 四川 610031
2 西南交通大学信息科学与技术学院，成都 四川 610031
常规数值求解方法在表征光纤中超短脉冲的非线性传输过程时存在计算量大、效率低等局限。随着人工智能的快速发展，深度学习技术展现出了强大的计算能力、广泛的适用范围、良好的硬件移植性，在光纤中超短脉冲非线性传输过程表征和控制研究中具有巨大潜力。本文概述了深度学习技术及其在预测光纤中超短脉冲传输、超短脉冲重构及参数估计方面的研究进展，同时展望了深度学习与光纤中超短脉冲非线性传输这一新兴交叉技术的发展方向和挑战。
光纤光学 超短激光脉冲传输 非线性薛定谔方程 光纤非线性效应 深度学习 中国激光
2023, 50(11): 1101011
红外热波检测技术被应用于零部件或设备内部缺陷及故障的检测与定量识别。本文建立了半无限材料中圆柱绝热缺陷在超短激光脉冲辐照下的非傅里叶热传导波动模型, 在采用波函数展开法和镜像法研究热波散射正问题的基础上, 运用遗传算法对亚表面缺陷深度进行反演, 实际测量温度取热波散射正问题计算得到的材料表面温度, 并且分析讨论了测温点数目、入射频率等因素对反演结果的影响。数值实验结果证明了该方法的有效性。与 L-M法和共轭梯度法相比, 该方法在反演的精度及速度上都有较为良好的表现。
超短激光脉冲 非傅里叶热传导 导热反问题 遗传算法 ultra-short laser pulse, Non- Fourier law, inverse
研究了金纳米颗粒在超短激光脉冲作用下发生的形貌变化,以及由此导致的局域化表面等离激元共振光谱的变化,即“相变”效应。利用化学合成的金纳米颗粒胶体制备由随机分布的金纳米颗粒阵列构成的薄膜。将飞秒激光脉冲作用于薄膜表面,监测激光作用前后样品的显微结构图像和消光光谱的变化。实验结果表明:金纳米颗粒在激光脉冲作用下发生微区熔融、团聚等物理过程,导致金纳米颗粒形貌发生变化和等离激元共振光谱红移。
激光光学 超短激光脉冲 等离激元 相变 金纳米颗粒 消光光谱 显微图像 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 121402
理论研究了介质色散对钛宝石超短激光脉冲在氟化钡(BaF2)晶体中产生交叉偏振波(XPW)输出特性的影响。通过数值模拟发现,考虑介质色散效应时,介质的色散效应使晶体中的XPW转换效率降低,产生XPW的脉冲宽度大于入射脉冲宽度的1/
3,饱和光强增大。结果表明,当短激光脉冲驱动时介质色散对XPW产生的影响不能忽略。
非线性光学 交叉偏振波 介质色散 超短激光脉冲 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 061903
1 佛山科学技术学院 理学院 光电子与物理学系， 广东 佛山 528000，
2 中山大学 光电材料与技术国家重点实验室，广州 510275
3 佛山科学技术学院 理学院 光电子与物理学系， 广东 佛山 528000
采用光与物质相互作用的半经典理论，建立了稠密二能级体系中含啁啾相位项的光学Bloch方程，并用高准确度、快速和可靠的四阶龙格库塔法数值求解了该方程.通过数值计算，研究了啁啾超短激光脉冲与稠密共振二能级体系作用下的特性，得到了局域场和啁啾参量对Bloch矢量影响的规律.研究结果表明：局域场修正系数和啁啾参量对Bloch矢量的瞬态相干过程和稳态特性都会产生明显的调制作用，可以通过调节线性啁啾参量和局域场修正系数实现稳定的粒子数布居反转的调控.
啁啾超短激光脉冲 稠密共振介质 光学Bloch方程 局域场效应 Chirped ultrashort pulse Dense and resonant medium Optical Bloch equations Localfield effects
为了研究超短激光脉冲光束质量对焦斑的影响, 采用经典的几何模型进行了理论模拟分析, 并实验研究了离轴90°抛物面镜的飞秒激光光束的紧聚焦特性。由理论分析和实验结果可知, 当入射失准角为3mrad时, 将从空间上使焦斑峰值功率密度减半, 失准角的存在将引起到达靶面的激光脉冲的时间展宽从而降低焦斑峰值功率密度; 利用3TW钛宝石飞秒激光系统, 通过f/1离轴90°抛物面镜对激光束进行紧聚焦, 得到最佳焦斑尺寸为5.6μm×5.4μm, 对应于3mJ和96mJ的飞秒脉冲激光光束的焦斑峰值功率密度分别为3.83×1017W/cm2和1.23×1019W/cm2。结果表明, 该研究为开展激光与固体、气体、团簇等物质相互作用的相关实验提供了重要的参考。
激光光学 峰值功率密度 超短激光脉冲紧聚焦 离轴抛物面镜 laser optics peak power density focal spot of ultra-short laser pulse off-axis parabolic mirror
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 等离子体物理重点实验室， 四川 绵阳 621900
在采用啁啾脉冲放大技术的高功率短脉冲激光装置中，终端衍射光栅的损伤阈值是限制装置输出能力的瓶颈之一。提出了测量大口径光栅损伤阈值的方法。该方法通过在线监测采集大口径光斑的同发近场光强分布情况和相应的光栅损伤图像，并经过一系列后期图像数据处理，建立起能量与损伤点的对应关系，经过一个测试光斑便可获得所有通量下的光栅损伤特性。该测量方法对光斑均匀性没有硬性要求，为损伤测量装置中难以解决的光斑均匀性问题提出了新的应对思路和方法。
激光损伤阈值 大口径衍射光栅 超短激光脉冲 图像处理 laser induced damage large-aperture diffraction grating ultra-short laser pulse image processing
1 同济大学 机械工程学院，上海200092
2 哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨150001
3 同济大学 航空航天与力学学院，上海200092
基于非傅里叶热传导方程，采用复变函数与保角映射方法，研究了半无限板条结构中任意形亚表面缺陷的热波的多重散射问题，给出了热波散射问题的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发，缺陷表面的边界条件为绝热.分析了结构几何和物理参数对热波散射与温度分布的影响，并给出了温度变化的数值结果.分析方法和数值结果可为工程材料结构的热传导分析、热波成像、物理反问题和材料内部缺陷评估等提供理论基础和参考数据.
非傅里叶导热 任意形亚表面缺陷 热波散射与温度分布 超短激光脉冲 nonFourier heat conduction subsurface defect of arbitrary shape scattering of thermal waves and temperature distri ultrashort laser pulse
