基于光学频率梳的双光梳光谱技术（DCS）集高分辨率、高灵敏度、宽光谱覆盖和快速测量等优势于一身;近年来,DCS发展迅速,新原理、新方法、新技术和新应用不断涌现,极有必要对其发展现状进行系统梳理,对其未来发展趋势进行客观述评。为了给相关科技人员在把握DCS发展全貌时提供参考,从光梳出发,以异步光学取样原理与噪声特性为主线,对DCS的测量原...
单段式分布式反馈（DFB）半导体激光器的频率调制相位响应曲线在0.1~5 MHz之间,且具有180°的相位反转,其作为从激光器的光学锁相环（OPLL）结构难以实现锁相。为解决单段式DFB半导体激光器的锁相问题,在单环反馈回路中加入可调超前移相功能电路和可调增益功能单元,并优化相移参数,实现MHz量级线宽DFB激光器相位的锁定。改进后OPLL在锁相状态下的...
基于自旋反转模型,数值研究了光抽运下1300nm自旋垂直腔面发射激光器（Spin-VCSEL）输出激光的圆偏振转换（PS）及偏振双稳（PB）特性。研究结果表明：对于一定的抽运光偏振椭圆率PP,抽运光功率能在一定程度上控制激光器输出光的偏振椭圆率Pout,其绝对值随抽运光功率的增加而逐渐增大;对于一定的归一化抽运光功率η,采用正向扫描（逐渐增加）和反...
设计了一种基于915nm半导体激光单端抽运的单纤准单模全光纤激光振荡器,其工作波长为1080nm,输出功率可达2.02kW。结合理论和实验,研究了增益光纤长度、受激拉曼散射（SRS）和输出功率之间的关系。通过对增益光纤长度进行优化,在保证大于2kW激光功率的前提下,实现了高SRS抑制比的激光输出,输出激光中SRS功率占比约为0.8%。180min内激光器的功率...
为了实现对激光投影白平衡的实时控制,根据CIE1931和CIE1964标准色度系统,对激光红绿蓝三基色组成的激光光源进行了颜色配比和色温研究。首先,根据格拉斯曼颜色混合定律,介绍了三基色混合白光色坐标和色温的获得方法。接着,理论计算了红（638nm）、绿（532nm,520nm）、蓝（445nm）激光器在目标色温6500和9300K下的功率配比,分析了实现6500~9300K...
棱镜式环形谐振腔反射、折射点多。为了保证陀螺稳定工作,对棱镜各工作面的角度误差、塔差以及调腔提出了严格的要求。将子午面及弧矢面内棱镜的工作面角度误差、球面偏心等作为微扰项,修正光在棱镜表面反射和折射的传输矩阵。建立棱镜式环形谐振腔光束几何偏折损耗和光路空间非共面损耗的物理模型,利用修正后的传输矩阵分析了角度误差造成光束...
构建光克尔效应时间门物理模型,采用抽运探测实验获得的二硫化碳（CS2）克尔信号曲线作为光开关门响应函数,对光束传输进行时间切片和空间离散,模拟出了光开关门的时空演化规律。研究了在不同的抽运光与探测光夹角和光束空间分布情况下的时间门宽度和光束强度分布。结果表明：对于高斯空间分布的抽运光束和探测光束,随着抽运光束与探测光束夹角...
高峰值功率以及高光束质量的激光光源在激光加工等领域具有重要的应用价值。利用重复频率为50kHz、脉宽为3.9ps、平均功率为10.9mW的光纤种子光源,经过两级固体双通放大,最终得到平均功率为27.65W,峰值功率达到65 MW的激光输出。第一级放大器为端面抽运Nd…YVO_4放大级,第二级放大器为侧面抽运Nd…YAG放大级。通过利用球差补偿理论设计的双通放...
采用红光激光器、3M微晶棱镜阵列反光膜和长焦高速CCD（电荷耦合器件）构建的折返路径激光成像探测系统,进行典型天气条件下湍流大气中1km传输路径上的激光光斑回波成像探测实验,并配备激光闪烁仪和大气相干长度仪实时监测湍流参数。对激光光斑图像的强度进行了统计分析,获得了不同位置、不同光斑孔径范围内的闪烁指数和光强起伏的空间相关系数,...
报道了一种可宽温稳定工作的高峰值功率亚纳秒被动调Q的Nd：GdVO_4激光器。激光振荡级采用平凹腔结构,以尾纤耦合半导体激光器端面抽运Nd：GdVO_4晶体,以Cr~（4＋）：YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q。在抽运吸收能量为5.9mJ时,振荡级输出峰值功率为1.5 MW,脉冲宽度为600ps的脉冲激光,单脉冲能量为0.9mJ,光-光转换效率为15.4%,光束发散角为1.2 m...
优化设计了光纤-固体皮秒激光光源中的窄光谱皮秒脉冲光纤激光振荡器及多级光纤放大器。光纤链路充分抑制了光纤中的放大自发辐射和非线性效应,以使系统工作在低至1kHz重复频率时,仍能保持大于20dB的光谱信噪比及小于0.5nm的光谱带宽。采用三级双通Nd…YVO_4固体放大器对该光纤链路输出的皮秒脉冲进行了放大。当系统重复频率为1,10,100kHz时,分...
波前畸变会影响平行光栅对压缩器输出脉冲的可压缩性和远场焦斑的质量。结合光线追迹法和夫琅禾费远场衍射原理建立了平行光栅对压缩器理论模型。同时分析了输入脉冲的波前误差、光栅衍射面的形变以及光栅波像差对压缩器输出脉冲远场焦平面时空特性的影响,并采用蒙特卡罗方法数值模拟分析了其误差容许范围。为高功率激光装置中平行光栅对压缩器...
线宽压窄模块是光刻用准分子激光器的重要组成部分。线宽压窄模块中棱镜组及光栅的装配角度直接影响系统输出特性。为了进一步改进准分子激光器线宽压窄模块工程化安装与调试工艺,研究了棱镜扩束器中棱镜角度偏差对系统线宽及能量的影响。通过理论推导及实验验证,分析了单个棱镜角度偏转对准分子激光系统线宽及能量的影响,确定了每个棱镜的装调...
设计一种包含顶角经过圆角处理的金属脊和特定三角形空气间隙层的混合表面等离子激元波导结构,这种特定三角形结构和其他材料的组合有效提高了纳米激光器的性能。应用有限元法,借助于COMSOL Multiphysics软件分别构建二维平面和三维体积模型,使用模态分析模块对该波导结构的波导特性与激光器特性进行分析。结果表明,当工作波长为1550nm时,所设计...
高功率片状放大器在线运行时氙灯辐照导致片腔内产生大量气溶胶,易引起钕玻璃污染,影响其使用寿命。采用洁净氮气吹扫恢复片腔内的洁净环境是片状放大器在线运行时的主要洁净手段。研究了氮气吹扫过程中片腔内涡流对洁净度的影响,结果显示涡流对气溶胶颗粒的禁锢作用会导致腔内气溶胶颗粒的大量残留,且无法通过延长吹扫时间或调整吹扫流速加以解...
报道一种高峰值功率、线偏振、窄线宽、纳秒脉冲的全光纤激光器。种子源激光器产生的单频连续激光通过一个电光强度调制器实施调制,为抑制受激布里渊散射（SBS）,脉宽设置为2.8ns,重复频率为1.59 MHz。经两级预放、一级功率放大进行放大,激光最大平均输出功率为139 W,峰值功率为31kW。实验过程中未发现受激拉曼散射（SRS）,功率的提升受限于SBS...
利用自制的高功率连续单频1.06μm激光器抽运基于周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体的单共振光学参量振荡器（SRO）,实验产生了宽调谐高功率连续单频红外激光。通过控制改变PPLN晶体的极化周期和温度,连续单频信号光和闲频光波长分别可从1.45μm调谐到1.79μm和从2.62μm调谐到3.99μm。当抽运功率为15.5 W时,1.52μm信号光和3.53μm闲频光的最大输出功率分...
利用无源电探针检测装置,对A304不锈钢YAG激光焊接过程中的等离子体电信号进行了检测,并且同步触发高速摄像装置,对等离子体的形态进行记录。对等离子体高速摄像图片与电信号进行了时域对比分析,发现电信号电压波动特征与等离子体形态波动特征吻合较好。对一定时间长度内的电信号进行功率谱密度（PSD）分析,发现电信号PSD图中特征峰值对应的频率...
研究了激光增材制造Ti-48Al-2Nb-2Cr金属间化合物在850℃温度时的氧化增重和组织变化,分析了铸态和激光沉积态试样氧化行为的区别,并揭示了其氧化机理。结果表明,当氧化时间相同时,沉积态试样的氧化增重速率明显小于铸态的。经60h氧化后,铸态试样氧化膜和基体完全剥离,而沉积态试样氧化膜与基体局部结合较好。沉积态和铸态试样表面的氧化膜组成...
采用有限元和有限体积法,对交变磁场作用下激光增材制造Ni45合金过程进行了磁-热-流耦合数值分析。结合试验,探讨了外加磁场对凝固组织的演化规律和性能的影响。结果表明,外加磁场增强了由表面张力梯度和浮力耦合产生的强制性环流;随着磁场强度的增大,激光熔池的对流传热逐渐增强,这使得激光熔池的温度梯度逐渐减小,凝固速率逐渐增大;受此影响,...
以金属粉末为焊料,研究了Ti_3Al基合金与GH4169高温合金异种材料之间的激光焊接,分析了接头各区域的微观组织,并测试了接头截面不同区域的显微硬度以及接头的室温拉伸强度。研究结果表明,当焊料为单一的Ti-Ni-Nb粉末时,接头的平均室温抗拉强度为129MPa,焊料与两种母材的界面均没有生成反应层,焊缝的成分主要为Ti-Ni-Nb相、Nb-Ti固溶体及析出的Nb...
采用同轴送粉法进行了W-Cu复合粉末的激光熔覆实验,研究了不同工艺参数对单道熔覆层几何特性和颗粒分布的影响,提出了有效质量能量密度（k）概念。结果表明,在单道熔覆实验加工体系下,熔覆层的散逸能量密度约为3.5×10~（-3） kJ·mm~（-2）。在一定加工条件下,熔覆层中存在有效质量能量密度临界值（k′）,当k〉k′时,熔覆层中可以形成稀释区;随着...
利用800nm飞秒激光光镊捕获了水中分散的银纳米颗粒,在玻璃基片表面直写银线,通过调控激光参数研究了激光功率对银线线宽及表面形貌的影响,实现了线宽为378nm的银线直写。经过测试,直写的银线电阻率为固体银的19.88倍。此外,还利用该方法制备了银二维网格结构,体现了该技术在二维结构直写方面的良好加工能力。
对圆孔试样进行分区分析,研究了激光功率、扫描线角度以及轮廓扫描次数对悬垂圆孔结构成形质量的影响。结果表明,激光功率对圆孔成形质量的影响显著,随着激光功率的增大,圆孔圆度值增大,尺寸精度降低,同时悬垂面出现细而长的熔池,部分熔池断裂球化成球状熔滴;当扫描线方向平行于悬垂面边缘线时,悬垂面质量较好,但在成形圆孔顶部近水平悬垂面处出...
介绍了一种估算大气光学湍流的方法——支持向量机。依据该方法用温度梯度、风速和相对湿度估算了2014年5月13日至2014年5月18日四川成都平原地区近地面连续6天的大气折射率结构常数C2n,并将其与实际观测值进行了比较。结果表明两者吻合得较好,能基本表现成都地区的光学湍流特征。与Wyngaard算法相比,支持向量机得到的结果与观测值更加贴近,其夜...
如何提高子孔径拼接干涉测量精度是子孔径拼接系统的关键问题。针对一维平面子孔径拼接系统,分别采用两两拼接算法和误差均化拼接算法,进行拼接位移台定位误差、参考面面形误差和随机噪声对拼接精度影响的数值仿真与分析。仿真结果表明,对于平面拼接系统,参考面高阶误差、随机噪声对拼接精度影响较小,高阶误差的影响略大于随机噪声的影响;参考面...
无线光通信（FSO）因其高速便捷、抗电磁干扰能力强的优势得到了越来越多的关注,成为军民领域的研究热点。提出了一种舰船三维变形测量方法,利用FSO技术设计了时统单元,使系统的光学结构可以同时实现舰船三维变形角的测量、接收单元的光学成像激励和测量结果的授时。对系统的结构和关键电路的设计进行阐述,并结合数据仿真对系统误差进行分析。结...
随着激光扫描技术精度和效率的提高,可获得高精度点云的地面三维激光扫描技术已被广泛应用于地铁隧道变形监测、结构构建等领域。但在测量的隧道数据中,有很多来自隧道上的附着物的数据须要剔除,以便对隧道进行变形分析。基于三维激光扫描数据,以运营中的地铁隧道为研究对象,提出了一种断面分析方法。针对数据中存在的大量粗差,提出了以残差1范...
利用激光跟踪仪并采用多站分时测量方法检测机床精度时,为了减小激光跟踪仪所在基站位置分布对测量结果的影响,对基站布局优化开展研究。分析了激光跟踪多站分时测量中基站分布位置对基站标定精度的影响。引入全球定位系统（GPS）测量中的位置精度衰减因子（PDOP）作为评价基站分布位置是否合理的指标,并构建了基站布局优化函数。在此基础上,针...
给出了一种串联衬底认知射频（RF）网络与多输入多输出（MIMO）自由空间光通信（FSO）链路的双跳传输系统,分析了其中断概率。对于射频链路,采用瑞利衰落分布模型,分析次级用户与主用户共享频谱的衬底认知无线电网络;对于MIMO FSO链路,采用Gamma-Gamma大气湍流模型,考虑大气衰减效应和大气湍流效应,通过等增益合并建立MIMO FSO的信道模型。推导...
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