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中国激光 2009年第02期杂志 文档列表

中国激光杂志简讯

《激光与光电子学进展》“光学制造”栏目征稿启事268-268

中国激光杂志综述

硅发光研究与进展269-275

摘要：微电子技术的瓶颈和信息技术发展的需求加速了光电子学在硅基材料上实现光信息处理、光电子集成的研究，利用硅基材料制造出高质量的发光器件对光电子学以至整个信息技术均具有重要意义。由于受间接带隙能带结构的限制，天然硅材料具有很低的发光效率，不利于硅光源的实现。通过采用人工改性的方法提高硅的发光效率，多孔硅、硅纳米晶体、掺Er^3＋硅纳米晶和硅的受激拉曼散射均是目前可实现硅发光甚至硅激光的可行途径。回顾硅发光研究的历史进程，归纳总结了近年来可实现硅发光几种方法的原理、特点以及当前的研究进展。相信随着硅发光效率的提高及器件制备工艺的发展，硅发光研究不久将出现重大突破性成果，并有可能引起新的信息技术革命。

中国激光杂志实验技术与元件

两种不同类型独立激光器的拍频实验285-289

摘要：利用一个中心波长范围1052．82～1053．12nm的可调谐半导体激光器和一个波长范围为1053．10～1053．20nm的窄线宽光纤激光器进行拍频实验。介绍了拍频信号探测的基本原理，设计了实验光路，经过宽频放大器进行信号放大后，采用高频示波器观察到周期10ns，信号振幅4mV左右的稳定拍频信号，实现了两种不同类型独立激光器输出光束的拍频测量。利用分光棱镜和F—P腔扫描干涉仪设计了一个两激光光束频率实时对准装置，可以在拍频测量的同时进行激光频率相对漂移的监控，解决了快速频率对准问题。并针对激光器自身频率稳定性较低的情况，提出了采用计算机自动控制实现自动频率对准与频率跟踪的方案。

使用格兰-泰勒棱镜偏振耦合的1kW大功率半导体激光器290-293

摘要：大功率量子阱半导体激光器输出为线偏振光，而格兰-泰勒棱镜具有双折射性质，能将两种偏振方向相互垂直的光区分开。如果将格兰-泰勒棱镜反方向使用，则能将两个偏振方向的光耦合输出。使用两个中心波长808nm，输出功率600W的半导体激光堆栈，一个堆栈的输出光经过1／2波片后偏振方向旋转90°，另一个堆栈偏振方向保持不变，经过格兰泰勒棱镜做偏振耦合后合成一束。分别经过快慢轴准直、聚焦和慢轴消球差后输出，其中聚焦镜f=100mm。在工作电流130A时，电光转换效率约为43％。使用UFF100激光光束质量诊断仪测量，焦斑呈矩形分布，焦斑面积为0．547mm×5．0mm，快轴光参积Kf=26．1mm·mrad。最大输出功率1kW，激光器系统工作稳定。

火药剂量与排布对烟火抽运激光器出光能量的影响294-296

摘要：烟火抽运激光器以烟火化学反应发出的强光作为光抽运源，火药剂量与排布方式直接影响激光器的出光性能。通过考察药剂量从12～48个之间变化时激光能量的变化，以及比较两种火药排布方式，得出参加反应的化学药剂量及药剂布局影响激光器出光能量的规律。当药柱量在21～30之间时激光能量较高；两种对称的布局方式中，药柱分布集中、使用电阻丝少的方式有明显优势。药柱分布分散、使用电阻丝多的方式得到的激光能量总体较低。将24个药柱平分作3串，均匀分布在石英管周围，得到1．003J的激光能量，是早期工作中得到激光能量的30倍，药剂量仅为1／4。

PPLN晶体中不同非共线结构光参量放大过程的带宽与增益特性302-306

摘要：利用非共线相位匹配方法，研究了不同极化周期和不同非共线结构下周期极化铌酸锂晶体（PPLN）中的光参量放大（OPA）带宽与增益特性。光谱带宽和增益通过对相位失配进行泰勒级数展开并保留到二阶级数项得到，在计算过程中考虑到了晶体极化周期、非共线入射结构、PPLN晶体长度以及抽运光强度的影响。计算结果表明，参量带宽和增益带宽具有相似的特性，而且PPLN晶体的周期和非共线入射结构会对光参量放大的光谱带宽产生一定的影响，在同一波长处，通过调节晶体周期或非共线结构可以获得更大的带宽。在对增益的研究过程中发现，与增加抽运光强度相比，增加晶体的长度能更有效地增强参量增益，但是PPLN晶体的周期和非共线入射结构对增益几乎没有什么影响。

基于现场可编程门阵列的高性能红外热成像系统307-311

摘要：探讨了红外成像系统实时信号处理算法、硬件结构等关键技术。提出了一种新的自适应两点非均匀性校正（ATPC）算法，该算法以快门为目标场景来实时更新校正参数，能有效克服红外焦平面阵列（IRFPA）响应随时间漂移导致的两点非均匀性校正算法失效问题。采用查找表结构来实现平台直方图均衡（PE）算法，并对PE算法进行了优化，降低了运算量和存储空间需求。硬件系统采用两片同步动态随机存储器（SDRAM）的乒乓缓存结构，在单片现场可编程门阵列（FPGA）上实现了IRFPA的ATPC和PE算法的并行操作。实验结果表明，对320×240的IRFPA，在50MHz系统时钟下，帧频为60Hz时系统工作良好，处理后的红外图像质量有了明显改善，系统结构简单便于小型化，能够满足实时动态检测及追踪需求。

遥感试验数据确定大气气溶胶类型的方法研究312-317

摘要：以太湖为研究区，通过水面光谱实验采集，地基太阳光度计大气测量，和当天的MODIS遥感影像，联合遥感太湖地区的大气光学特性，提出了一种实验确定气溶胶类型的方法。通过与卫星影像准同步的地面光谱和太阳光度计试验，利用辐射传输模式6S，变化气溶胶类型各组分，建立关于星上辐射的查找表，并利用定义的相对误差参量，在其总误差最小时确定气溶胶类型。将其用于改进后的Mie散射程序来计算大气气溶胶粒子群包括偏振散射相函数等的光学特性，并用于太湖地区大气气溶胶光学厚度的反演中，所得结果参考CE318实测值，反演精度有了较大的提高。该研究方法与结果可为大气气溶胶光学特性计算，大气辐射传输方程，气溶胶光学厚度反演，卫星数据大气校正等遥感应用提供支持。

利用时域太赫兹波谱法的超高电场下砷化镓内能带耦合现象研究328-332

摘要：利用时域太赫兹波谱系统，研究了超高电场下砷化镓中的非平衡载流子的动态运动过程。研究发现，当电场小于50kV／cm时，电子运动所辐射出的太赫兹波信号的最初峰值△ETHz（对应电子在Γ谷中的加速）随着电场的增加不断增大；当电场大于50kV／cm时，△ETHz随着电场的增大逐渐衰减并最终达到饱和。这一实验结果表明，当电场强度大于50kV／cm时，由砷化镓中的电子的有效加速质量随着电场的增加而显著地增加（在300kV／cm的情况下电子的有效加速质量约为低电场时的30倍）。导致这一结果的原因是在超高电场的情况下砷化镓中的能带会发生强烈的混合。

中国激光杂志简讯

《中国激光》“综述”栏目征稿启事346-346

中国激光杂志激光物理与激光化学

快速Z箍缩时毛细管放电软X射线尖峰的激光特性347-350

摘要：在低气压（25Pa）快电流前沿（27ns）下，利用镀金X射线二极管（XRD）测量获得了毛细管放电软X射线激光尖峰输出。研究该软X射线激光输出特性，为其未来的应用打下基础。低气压和快前沿导致等离子体的快速箍缩，此时激光产生于背景光峰值附近，脉宽1．6ns。实验测量了快速Z箍缩时激光的束散角和增益特性。采用小孔扫描法，测得激光束散角为5．3mrad。通过改变增益介质长度的方法，测得介质的增益系数为0．45cm^-1，最大的增益长度积为8．28。此外利用单色仪在46．9nm处测得了激光尖峰输出。

用四能级系统研究相干布居囚禁态351-355

摘要：为了了解双色激光对相干布居囚禁（CPT）原子频标和CPT磁场计等设备制备CPT态的特性，开展了用双色相干光对充有缓冲气体的样品泡中热运动^87Rb原子制备CPT态的研究。将所有与激光无直接作用的态归结为一个“leakytrap”能态，用一个简化的四能级系统数学模型通过求解光学布洛赫（Bloch）方程对制备CPT态的特性开展了理论研究，重点讨论了热碰撞对于制备CPT态的原子能态的A构型中两基态的消相干效应。研究结果表明，热碰撞程度决定系综制备出CPT态的比例，这一消相干机制还造成系综的最大相干度偏离双色光两光强相等处。给出一个简化表达式，用来粗略估计CPT频标和CPT磁场计中消相干碰撞以及激光光强对相干程度的影响。

中国激光杂志简讯

《中国激光》“激光医学与生物光子学”专题征稿启事355-355

中国激光杂志激光物理与激光化学

激光诱导化学反应的并行计算机模拟356-361

摘要：激光与分子的相互作用是研究光化学反应的关键因素，是激光控制化学反应的一个重要课题。基于一种半经典分子动力学模型模拟超快飞秒激光脉冲诱导的光化学反应，该模型通过含时的派耳斯（Peierls）替代把激光脉冲辐射场的矢势与电子进行耦合，明确引入激光脉冲和分子的相互作用；基于该模型实现了激光诱导化学反应模拟程序，通过环丁烷及C60的光裂解反应的计算机模拟与实验结果进行对比，结果表明该模拟程序能够真实地重复实验结果，并能够得到许多实验上得不到的细节。为提高大分子光化学反应模拟的效率，对模拟算法进行并行设计并实现；在大型计算机系统中进行测试，该方法可高效模拟激光脉冲对光化学反应结果的影响，为激光控制化学反应的试验提供信息。

连续波DF／HF化学激光器收缩段氦气膜注入式新型喷管的理论研究362-366

摘要：连续波（CW）DF／HF化学激光器喷管中一般有近20％的氟原子复合为氟分子，这是影响激光器抽运效率和激射强度的重要因素。尤其是壁面复合反应对氟原子的损耗占主要地位。通过喷管型面设计等方法减少氟原子的复合效果不甚明显。结合航空领域中气膜冷却方案设想通过在喷管收缩段位置处注入氦气层，隔离氟原子气流与喷管壁面，实现降低氟原子损耗的目的，同时保护喷管壁面及喉道部分避免过度烧蚀。数值模拟结果显示此方法可同时实现对喷管壁面的冷却保护和有效提高氟原子的冻结效率。但注入的氦气将占据部分气流通道，影响主气流在喷管中的传输。在主气流属性保持不变的情况下，喷管出口平面（NEP）上氟原子绝对流率将下降。针对引入的不足，提出了几种改进方案。

H＋NCl3＋HI化学激光体系动力学模拟367-373

摘要：为了对H＋NCl3＋HI体系进行优化，利用Matlab开发了化学动力学模拟计算程序，使用一维预混模型对产生NCl（a^1△）-I传能化学激光的过程进行了化学动力学模拟计算。考察了不同温度下H原子，NCl3和HI的初始粒子数密度及其化学计量配比对小信号增益系数的影响。固定温度和H粒子数密度，通过在一定的粒子数密度范围内进行扫描计算，确定了最佳的NCl3／H和HI／H配比范围。最后对H，NCl3和HI的化学计量配比对最佳小信号增益系数及增益持续时间的影响进行了讨论。计算结果表明，当温度为400K，初始H粒子数密度分别为1×10^15cm^-3，1×10^16cm^-3和1×10^17cm^-3时，最佳小信号增益系数可分别达到2．6×10^-4cm^-1，2．6×10^-3cm^-3和2．6×10^-2cm^-3，而相应NCl3／H和HI／H的初始粒子数密度化学计量配比分别为45％和11％。计算结果还发现，随温度的逐渐升高，获得最佳小信号增益系数的NCl3／H和HI／H的初始粒子数密度化学计量配比逐渐增大，而获得的最佳小信号增益系数也在增加。

中国激光杂志光束传输

分数傅里叶变换面上厄米-拉盖尔-高斯光束的变换特性374-378

摘要：为了研究厄米-拉盖尔-高斯（HLG）光束在分数傅里叶变换（FRFT）面上的变换特性，利用柯林斯（Collins）公式，导出了其通过分数傅里叶变换系统后，在分数傅里叶变换面上的光强分布解析式。并利用此解析式作数值计算，研究了其在分数傅里叶变换面上的光强分布特性。研究表明，厄米-拉盖尔-高斯光束在分数傅里叶变换面上的光强分布受参量a，模指数m，n和分数傅里叶变换阶数P的影响。光强分布随P和“周期性变化，周期分别为2，2”。此外，厄米-拉盖尔-高斯光束通过分数傅里叶变换系统后，光束形状保持不变。

利用无衍射贝塞耳光束多层面操控微粒379-382

摘要：从理论上对无衍射贝塞耳（Bessel）光束的光强分布进行描述，模拟了贝塞耳光束经过障碍物后，不同传播距离的二维光强分布。进行了贝塞耳光束二次重建的实验，测定了相关的参量。实验所用障碍物的大小分别为400um，520um时，其最小重建距离分别为44mm，60mm。这说明障碍物的尺寸越小越容易重建。理论与实验证实，在一定的条件下，被障碍物阻碍的贝塞耳光束存自由空间里可以重建并且可以多层面地重建，研究结果可用于多层面微粒的操控。