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用于产生高阶模压缩光的空间光调制器的相位校正

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量子光学学报 2020年第3期26卷 264-270页

作者：马龙刘奎郭辉孙恒信郜江瑞山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006

本文介绍了一种通过控制入射与出射光场的偏振对空间光调制器相位调制特性进行测量的方法.实验上对日本滨松公司生产的X10468-03型液晶空间光调制器的相位调制特性进行了测量,全程只需两分钟即可完成.并对相位调制校正前后光束整形系统... 详细信息

本文介绍了一种通过控制入射与出射光场的偏振对空间光调制器相位调制特性进行测量的方法.实验上对日本滨松公司生产的X10468-03型液晶空间光调制器的相位调制特性进行了测量,全程只需两分钟即可完成.并对相位调制校正前后光束整形系统产生的拉盖尔高斯LG33模的强度分布进行对比,经相位调制校正后LG33模的纯度提高了15%.

关键词：高阶模压缩光空间光调制器光束整形系统拉盖尔高斯光束

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半导体激光外腔反馈光谱合束技术研究

半导体激光外腔反馈光谱合束技术研究

作者：吴肖杰长春理工大学

学位级别：硕士

外腔反馈光谱合束技术是一种基于色散元件的分光作用使得各个入射光束在空间上叠加,实现近场和远场光斑重合输出的合束方式。此技术的优点是提高光束质量和输出功率,但合束后光束质量不能完全等同于单个激光单元的光束质量,光谱合束效... 详细信息

外腔反馈光谱合束技术是一种基于色散元件的分光作用使得各个入射光束在空间上叠加,实现近场和远场光斑重合输出的合束方式。此技术的优点是提高光束质量和输出功率,但合束后光束质量不能完全等同于单个激光单元的光束质量,光谱合束效率不高,光谱展宽为所有发光单元的光谱之和,拓宽了输出光谱展宽。本论文针对外腔反馈光谱合束技术中合束效率不高和输出光谱展宽两个问题开展研究。为提高合束输出功率,建立了基于光栅外腔光谱合束系统合束效率理论模型,分析了透镜的焦距、光栅的衍射效率和输出耦合镜的反射率三个外腔参数对合束效率的影响,设计了一种高合束效率的外腔反馈光谱合束结构。针对输出光谱宽的缺点,设计了两种压窄光束的透镜组,一组是由两个直角棱镜组成的5倍压束棱镜,另一组是5倍反向伽利略透镜,理论上得到了2.54nm和2.88nm的光谱展宽,达到压窄光谱展宽的目的。并对传统光谱合束结构和引入光束整形镜光谱合束系统的合束效果进行两种方式模拟。一是建立光传输模型对合束后光场分布进行了编程模拟,得到了M=3.2的合束光束,模拟了光栅脊高和占空比两个参数对合束光束特性的影响。二是利用ZEMAX非序列模式进行光谱合束系统整体建模和仿真,得到了光谱合束效率为90.8%,M=1.27的合束输出。两种方式都证实了引入BTS和光束整形镜的光谱合束系统不仅得到窄线宽输出,合束后光束质量有所提升。

关键词：外腔反馈光谱合束技术透射光栅合束效率光束整形系统窄光谱线宽

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脉冲时序调制可调谐激光倍频技术研究

脉冲时序调制可调谐激光倍频技术研究

作者：谭深哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

燃烧是能量的主要转化方式,燃烧过程温度很高,环境复杂恶劣,在燃烧场的测量手段中,平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)具有非接触式测量、分辨率高和测量信息丰富等优点,是目前燃烧诊断的通用技术。近年来为了... 详细信息

燃烧是能量的主要转化方式,燃烧过程温度很高,环境复杂恶劣,在燃烧场的测量手段中,平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)具有非接触式测量、分辨率高和测量信息丰富等优点,是目前燃烧诊断的通用技术。近年来为了满足高速变化流场如发动机点火、飞机风洞试验和高超音速飞行器等实验的研究,高速PLIF技术逐渐成为人们研究的热点。染料激光器作为PLIF技术的核心光源,工作在高重频时,输出紫外波段的单脉冲能量较低,无法满足高速PLIF诊断需要。针对高速PLIF技术对可调谐激光光源的需求,本文开展了大能量下染料激光器倍频效率的研究。首先完成了倍频效率研究实验装置的搭建。实验中将罗丹明6G溶于甲醇溶液,实验装置主要包括泵浦源、振荡级、光束整形系统、放大级和倍频模块五部分组成。通过改变光束整形透镜间距来改变激光输出,测量了光束整形透镜间距对种子光束腰位置、发散角和放大级基频光束腰位置的影响,通过高斯光束的光线传输矩阵对整形原理进行分析,实验结果与理论较为符合。实验结果表明,在镜间距为110.9mm时种子光准直效果最好;利用CCD相机分别对种子光和放大级基频光斑进行拍摄,通过Matlab软件对光强分布进行分析,结果表明光束整形系统可以通过控制种子光起到改变放大级基频光光束质量的作用。保持基频光单脉冲输出能量7.5mJ,分别测量了不同基频光束腰位置下的二次谐波能量,在束腰位置为28.2cm时倍频效率最大,可达21.43%。分别研究了基频光光功率密度、发散角、束腰位置和倍频晶体切割角度对大能量可调谐染料激光倍频效率的影响,倍频效率主要受基频光束腰位置和基频光光功率密度的影响。

关键词：光束整形系统二次谐波相位匹配角带宽倍频效率

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基于深度学习的计算机生成全息图研究

基于深度学习的计算机生成全息图研究

作者：宋雪琪山西大学

学位级别：硕士

压缩光和纠缠光是量子光学中非常重要的资源,由于其在多个领域的应用前景而备受研究者的关注。最初对这两种光的研究聚焦在基横模高斯光束上,但是随着量子信息处理领域的发展,基模已无法满足需求。与基模相比,高阶模的空间分布更加复杂... 详细信息

压缩光和纠缠光是量子光学中非常重要的资源,由于其在多个领域的应用前景而备受研究者的关注。最初对这两种光的研究聚焦在基横模高斯光束上,但是随着量子信息处理领域的发展,基模已无法满足需求。与基模相比,高阶模的空间分布更加复杂且具有更高的自由度,因此高阶模具有更大的优势,所以学者们开始将目光转移到了高阶模的制备上。高阶模可以通过基于空间光调制器的光束整形系统进行制备,其关键是生成加载在空间光调制器上的全息图。在生成全息图的众多方法中,计算机生成全息图技术备受瞩目,而计算机生成全息图的优化算法又是当今的研究热点。近年来,随着深度学习技术的兴起,越来越多的研究者开始将深度学习运用于计算机生成全息图中,以优化计算机生成全息图的算法。但是目前应用于计算机生成全息图的模型几乎全是基于卷积神经网络的,还有很多优秀的深度学习模型值得我们去尝试。基于此,本文依托于实际光学整形系统,研究了基于Vision Transformer网络模型的深度学习计算机生成全息图方案。具体包括:(1)将光学整形系统与计算机生成全息图技术相融合,并使用深度学习技术进行优化,出了一种基于Vision Transformer的计算机生成全息图模型。在该模型中,创新性地加入了光束整形系统的物理过程,使得计算机生成全息图与硬件相结合。(2)对出的模型使用Mnist手写数字数据集进行训练,接着使用训练完毕的模型对测试集进行预测以生成全息图,再利用全息图进行目标光场的重建。重建后的图像验证了该模型在生成全息图以实现目标光场重建问题上的可行性。使用SSIM指标对重建图像的质量进行评价,结果表明测试集所有图像对应的全息图的重建图像的平均SSIM值为0.751。本文的相关工作丰富了深度学习应用于计算机生成全息图领域的研究,为高阶模的制备供了一个新的解决方案,同时也为未来如何生成更高质量的全息图供了一个新的思考方向。

关键词：计算机生成全息图深度学习 Vision Transformer 光束整形系统