提高能量密度的超衍射极限激光光束相位补偿技术

定义了激光光束衍射远场光斑压缩前后的能量比以及能量密度比来衡量超衍射极限激光光束的质量。通过利用反向传递算法设计了合适的补偿相位板，不但对准直放大的单一横模激光光束进行小于光学衍射极限的发散度的压缩，同时又保证光束能量集中于压缩后的远场衍射主瓣中，使压缩后的远场衍射光斑的能量密度增加。给出了相应的实例。这一结论不但解决了光学超分辨中光束压缩与能量损失不可避免这一矛盾，而且为发散度小且能量密度高的超衍射极限激光光束的实验工作以及该类光束的实际应用提供了理论基础。

Measurement of thermal rise-time of a laser diode based on spectrally resolved waveforms

Thermal resistance and thermal rise-time are two basic parameters that affect most of the performances of a laser diode greatly. By measuring waveforms received after a spectroscope at wavelengths varied step-by-step, the spectrally resolved waveforms can be converted to calculate the thermal rise-time. Basic formulas for the spectrum variation of a laser diode and the measurement set-up by using a Boxcar are described in the paper. As an example, the thermal rise-time of a p-side up packaged short-pulse laser diode was measured by the method to be 390 mu s. The method will be useful in characterizing diode lasers and LID modules in high-power applications. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

连续波工作大功率半导体激光器阵列的温度分布

用Ansys软件模拟了大功率半导体激光器阵列的稳态温度分布，并对自行研制的半导体激光器阵列的温度变化进行了测试，结果表明理论计算与实验结果基本吻合。该模拟结果对大功率半导体激光器阵列的封装设计具有现实的指导意义。

Wavefront measurement of double-clad pulsed ytterbium fiber laser

Because of high efficiencies, compact structure, and excellent heat dissipation, high-power fiber lasers are extremely useful for applications such as cutting, welding, precision drilling, trimming, sensing, optical transmitter, material processing, micromachining, and so on. However, the wavefront of the double clad fiber laser doped with ytterbium is still unknown. In this paper, wavefront of a fiber laser is measured and the traditional Hartmann-shack wavefront sensing method is adopted. We measured a double clad fiber laser doped with ytterbium which produces pulse wave output at infrared wavelength. The wavefront shape and contour are reconstructed and the result shows that wavefront is slightly focused and not an ideal plane wavefront. Wavefront measurement of fiber laser will be useful to improving the lasers' performance and developing the coherent technique for its applications.

Effects of atmosphere visibility on performances of non-line-of-sight ultraviolet communication systems

Dependence of performances of non-line-of-sight (NLOS) solar-blind ultraviolet (UV) communication systems on atmosphere visibility is investigated numerically by correlating the propagation of UV radiation with the visibility. A simplified solar-blind UV atmospheric propagation model is introduced, and the NLOS UV communication system model is constituted based on the single scattering assumption. Using the model, numerical simulation is conducted for two typical geometry configurations and different modulation formats. The results indicate that the performance of the NLOS UV communication system is insensitive to variation of visibility in quite a large range, and deteriorates significantly only in very low-visibility weather, and is also dependent on the geometry configuration of the system. The results also show that the pulse position modulation (PPM) is preferable due to its high-power efficiency to improve the system performance. (c) 2007 Elsevier GmbH. All rights reserved.

钛宝石强激光负载的有机硅复合凝胶增透膜研究

以硅酸四乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)为前驱材料，用溶胶-凝胶(sol-gel)方法在钛宝石表面制备得到均匀性良好且具有高激光损伤阈值的有机硅复合凝胶增透膜。膜层在钛宝石激光器输出波段(750～850nm)的增透效果显著，其平均透过率超过98．6％；激光破坏阈值为2．2J／cm^2(800nm，300ps)；膜层表面均匀性达到激光波面的要求，在皮秒、飞秒超短脉冲高功率激光领域具有应用价值。溶胶的性能测试结果表明，溶胶粘度和成膜折射率均随溶液中CH3SiO1.5溶胶体含量的增加而增大，而膜

Modal fields and bending loss analyses of three-layer large flattened mode fibers

Theoretical method to analyze three-layer large flattened mode (LFM) fibers is presented. The modal fields, including the fundamental and higher order modes, and bending loss of the fiber are analyzed. The reason forming the different modal fields is explained and the feasibility to filter out the higher order modes via bending to realize high power, high beam quality fiber laser is given. Comparisons are made with the standard step-index fiber. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

图像处理在光路自动准直系统中的应用

光路自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置中的光束自动调整。图像处理是光路自动准直的关键技术之一。针对神光Ⅲ原型装置，结合阈值化、重心法、中值滤波和圆拟合等多种不同的图像处理方法设计了一套合理的准直方案，并且在模拟实验平台上进行了实验验证。实验结果表明，光路自动准直系统能够在15min之内顺利完成光路的自动调整，光束近场调整精度优于近场光斑的±0．5％，光束远场调整精度≤±0．3″，满足了原型装置的总体要求。

高功率钕玻璃激光三倍频脉冲时间波形的研究

基于目前国内规模最大的激光驱动器——“神光Ⅱ”八路基频光已经实现功率平衡运行，通过改变其中若干路三倍频系统各调谐量的偏离，对输出三倍频波形进行束与束之间的横向对比研究．研究发现，对于Ⅱ类-Ⅱ类偏振失配三倍频系统，在影响转换效率的三个调谐量中，偏振分配角失配△θp，对三倍频波形影响最大；在入射基频功率密度约为1．0GW／cm^2情况下，当三倍频系统三个调谐量都处在最佳匹配时，三倍频波形半峰全宽τ最小。研究工作为最终实现“神光Ⅱ”八路光束三倍频功率平衡输出提供了晶体调试的方法。

偏振分配角θp对高功率激光三倍频波形的影响

使用四阶龙格-库塔算法数值求解Ⅱ类-Ⅱ类偏振失配方案的三倍频稳态耦合波方程组。针对“神光Ⅱ”激光驱动器的三倍频系统，在二倍频匹配角吼和三倍频匹配角只均处于最佳匹配情况下，以1°为单位改变偏振分配角郇的偏离量，得到对应的三倍频波形特性的变化。研究表明，偏振分配角θp处于最佳理论匹配位时，对应的三倍频波形半峰全宽最窄，且波形上升沿抬起也最快；θp从最佳匹配位增加比从最佳匹配位减小对应的半峰全宽变宽更快，对应的上升沿抬起更慢。根据所得理论结果，在实验中调节偏振分配角θp，达到了改变三倍频输出波形特性，进而实现八

磷酸盐激光玻璃聚（CH3）2Si（OC2H5）2防潮膜

以（CH3）2Si（OC2H5）2为前驱体，采用溶胶-凝胶与有机合成相结合的方法，制得稳定性良好的涂膜液。采用旋转涂膜法在掺钕磷酸盐激光玻璃棒端面涂制防潮膜，膜层固化后透过率达96．5％，获得的膜层表面粗糙度优良，均方根表面粗糙度（RMS）为1．659nm，平均粗糙度（RA）平均为1．321nm；在激光波长1053nm，脉冲宽度1 ns条件下膜层的激光破坏闽值可达10～14 J／cm^2。经过“神光Ⅱ”高功率激光器物理实验运行，膜层使用期为五年，并且已经在我国“神光Ⅲ”原型装置上试用。

列阵透镜对能量测量影响的分析

结合列阵透镜的透过率分析了其后的光场分布。列阵透镜由多个列阵元拼接而成，用以改善主透镜焦点附近能量分布的均匀性。列阵透镜在提高辐照均匀性的同时，给能量测量带来了不利的影响。这是由于经过列阵元的相邻子光束会产生干涉，干涉条纹处的激光能量密度和功率密度相应都大为增加，其数值在干涉区域中心处能上升到原来的4倍。更高的能量密度和功率密度对能量计提出了更苛刻的要求。在没有采取适当措施的时候使用，就会损坏能量计。

基于孔径耦合带状线的激光脉冲整形系统

实现了一种新型的激光脉冲整形系统，该系统使用了一个由孔径耦合带状线（ACSL）电脉冲整形器驱动的电光调制器。一个电脉冲整形器由两条通过其公共接地板上的耦合孔径发生耦合作用的带状传输线所组成的四端口装置。更换具有不同耦合孔径的公共接地板，该电脉冲整形发生器可以具有150ps时间结构的任意整形电脉冲。将任意整形的电脉冲输入到电光调制器上，就可以得到任意整形的激光脉冲。利用该系统，激光脉冲整形系统能够产生具有150ps前后沿，1～3ns脉冲宽度可调、高对比度、光滑过渡以及任意整形的激光脉冲。

利用晶体串接实现高效宽带三倍频

从耦合波方程出发,分别在小信号、高功率(1.5 GW/cm2)条件下研究KDP晶体串接三次谐波转换。当两块混频晶体的长度选择为8 mm和6 mm,晶体分别偏离原混频匹配角0.35 mrad和-0.25 mrad时可以有0.3 nm的谐波转换带宽,同时系统的三次谐波转换效率与两块混频晶体之间的距离有密切关系,当两块晶体之间的距离使从第一块混频晶体出射的光波之间的相位差改变π时,会使第一块混频晶体产生的三次谐波大部分回流到基频和倍频光,从而使转换效率大幅度下降,最合适的距离应当使光波之间的相位差改变为2π。

掺镱双包层光纤放大器高功率脉冲放大特性

从放大器速率方程出发，分析了掺镱双包层光纤放大器的放大特性。模拟计算了无信号输入时放大器上能级粒子数、泵浦功率和放大自发辐射（ASE）在放大器中的稳态分布。分析了前向和后向泵浦时，高功率高斯脉冲放大时的脉冲波形畸变、上能级粒子数的时间特性、放大器存储能量和脉冲能量演化等动态特性。讨论了掺镱双包层光纤放大器输出脉冲能量随不同输入脉冲峰值功率和泵浦功率的关系。该模型和结论对高功率脉冲放大器的设计和优化具有一定的理论指导意义。