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基于数值分析的超快激光固体介质成丝传输研究进展(特邀)
1
作者 季凌飞 燕汝海 +1 位作者 武忻怡 郑图南 《中国激光》 北大核心 2025年第19期57-70,共14页
超快激光固体介质成丝传输是激光参量作用下多种非线性效应动态平衡的结果。通过数值分析方法研究激光参量对固体介质成丝传输行为的影响,有助于深入理解成丝过程中非线性效应的物理机制。本文综述了超快激光脉冲宽度、波长、激光能量... 超快激光固体介质成丝传输是激光参量作用下多种非线性效应动态平衡的结果。通过数值分析方法研究激光参量对固体介质成丝传输行为的影响,有助于深入理解成丝过程中非线性效应的物理机制。本文综述了超快激光脉冲宽度、波长、激光能量密度、偏振态等关键激光参量对固体介质成丝传输行为影响的数值研究进展,对所面临的挑战和研究趋势进行了展望,旨在为基于成丝调控的激光先进制造技术发展提供理论研究参考与研发新思路。 展开更多
关键词 超快激光 成丝传输 固体介质 激光参量 数值分析
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艾里涡旋光束阵列的近轴与非近轴传输特性研究
2
作者 靳龙 何西 兰英 《激光杂志》 北大核心 2025年第7期36-44,共9页
为研究艾里涡旋光束阵列(Finite Airy Gaussian vortex beam array,FAGVBA)在各向同性介质中的近轴与非近轴光强演变特征,应用角谱法推导了近轴传输时的横向电场分量及非近轴情况下的纵向电场分量解析表达式。研究了介质折射率和线极化... 为研究艾里涡旋光束阵列(Finite Airy Gaussian vortex beam array,FAGVBA)在各向同性介质中的近轴与非近轴光强演变特征,应用角谱法推导了近轴传输时的横向电场分量及非近轴情况下的纵向电场分量解析表达式。研究了介质折射率和线极化偏向角对FAGVBA光强分布的影响。结果表明,除了光源附近外,主要是FAGVBA的旁瓣受到涡旋空心暗斑的调制。随着折射率增加,FAGVBA的自加速效应减缓,导致子波的弯曲度减小及焦点位置增大。而偏向角的增加使得x-分量光强减小,y-分量光强增大。非近轴情况下,电场的纵向分量将在光束阵列传输过程中产生,但强度较小,通常可忽略不计。 展开更多
关键词 激光光学 有限能量艾里涡旋光束阵列 近轴与非近轴 线偏振
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基于多子束拍频叠加的集束偏振动态调控技术
3
作者 张彬 熊皓 +1 位作者 陈奇君 钟哲强 《四川师范大学学报(自然科学版)》 2025年第5期622-636,F0002,共16页
在高功率激光装置中,为抑制以背向受激散射为代表的激光等离子体不稳定性,提出多种基于多子束拍频叠加的集束偏振动态调控技术.其基本原理为:利用激光集束内多个子束的干涉叠加效应,结合对子束频谱、相位谱和偏振等多参量的调控,使得叠... 在高功率激光装置中,为抑制以背向受激散射为代表的激光等离子体不稳定性,提出多种基于多子束拍频叠加的集束偏振动态调控技术.其基本原理为:利用激光集束内多个子束的干涉叠加效应,结合对子束频谱、相位谱和偏振等多参量的调控,使得叠加光场的偏振态产生快速变化.根据对子束频谱、相位谱和偏振调控方式的差异,可分为频谱相同但相位谱各异的互补型光谱角色散位相调制子束叠加方案、反向旋转位相调制子束叠加方案、非同源光谱非相干宽带子束叠加方案,以及频谱各异的多色光谱非相干宽带子束叠加方案、多色时间位相调制子束叠加方案.结果表明,利用频谱相同但相位谱各异的正交偏振多子束的叠加效应,可获得皮秒、甚至亚皮秒量级的偏振动态调控,偏振变化时间尺度由单子束带宽决定.利用频谱各异、正交偏振的多色子束叠加实现的偏振动态调控,其叠加光场的偏振变化时间尺度则由束间频差和子束数目决定,可在不降低靶面光场调控效果的情况下,极大降低对单子束带宽的要求. 展开更多
关键词 惯性约束核聚变 激光等离子体不稳定性 多光束拍频 偏振动态调控
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基于多重积分的激光远场能量密度建模与求解方法
4
作者 石教炜 孙世岩 石章松 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第4期86-90,105,共6页
针对目前激光远场能量密度估计模型比较简单,不具有评估任意环围面积远场能量密度功能的问题,从激光的大气传输原理出发,建立了更加精确的多重积分模型。首先,基于功率谱反演法构建了瞬时远场功率密度分布函数;其次,结合高斯过程构建了... 针对目前激光远场能量密度估计模型比较简单,不具有评估任意环围面积远场能量密度功能的问题,从激光的大气传输原理出发,建立了更加精确的多重积分模型。首先,基于功率谱反演法构建了瞬时远场功率密度分布函数;其次,结合高斯过程构建了瞬时远场光斑位置轨迹模型;再次,将瞬时远场光斑沿着轨迹模型进行线积分,构建了远场能量密度模型,并提出了简化模型以及求解方法;最后,进行了仿真计算。结果表明:当该简化模型与传统简化模型的环围面积相等时,远场能量密度保持一致;该模型可以求解任意面积的平均能量密度,计算耗时仅为0.2s,具备实用价值。 展开更多
关键词 远场能量密度 随机误差 高斯过程 多重积分
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基于虚拟现实技术的激光三维图像复原方法研究 被引量：1
5
作者 刘畅 杨雅君 《激光杂志》 北大核心 2025年第2期154-159,共6页
激光三维图像复原处理过程中,图像细节保留不够充分、效率较低,故提出基于虚拟现实技术的激光三维图像复原方法。利用平稳小波变换技术分解激光三维图像,得到原图像的低频分量和高频分量,设计激光三维图像去噪模型,训练模型的多个网络,... 激光三维图像复原处理过程中,图像细节保留不够充分、效率较低,故提出基于虚拟现实技术的激光三维图像复原方法。利用平稳小波变换技术分解激光三维图像,得到原图像的低频分量和高频分量,设计激光三维图像去噪模型,训练模型的多个网络,调整网络参数,输出接近干净的图像,实现激光三维图像的去噪处理,实现激光三维图像复原与输出。实验结果表明,应用本方法复原图像,均方误差最高为0.008,结构相似性最低为0.920,峰值信噪比最高为0.22,明显优于对比方法,且平均耗时少。说明本方法在保证高水平图像复原的同时,提高复原处理效率。 展开更多
关键词 虚拟现实技术 激光三维图像 图像复原 图像分解 图像去噪 局部最优维纳滤波
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等离子体调制在气体成丝激发太赫兹波中的影响
6
作者 郭惠成 刘呈普 《光子学报》 北大核心 2025年第1期115-123,共9页
基于时域有限差分法在光电流模型的基础上重新探讨了飞秒激光与等离子体丝相互作用产生太赫兹辐射的基本物理机制。阐明了三维条件下太赫兹辐射与等离子体阶梯式电离的同步性,证实了等离子体激发过程中必然会对太赫兹辐射产生调制。分... 基于时域有限差分法在光电流模型的基础上重新探讨了飞秒激光与等离子体丝相互作用产生太赫兹辐射的基本物理机制。阐明了三维条件下太赫兹辐射与等离子体阶梯式电离的同步性,证实了等离子体激发过程中必然会对太赫兹辐射产生调制。分析等离子体调制对太赫兹近场和远场辐射的影响,发现双色场主要起到激发等离子体并产生初步的光电流辐射的作用,等离子体则起到调制光电流辐射并产生太赫兹的作用。 展开更多
关键词 等离子体丝 太赫兹波 时域有限差分 飞秒激光 非线性
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平面声波扰动湍流对贝塞尔高斯光束传输特性研究
7
作者 车佳洋 王明军 +1 位作者 李思雨 张佳琳 《激光杂志》 北大核心 2025年第7期11-16,共6页
大气湍流的随机波动会对光束传输造成诸多不利影响,是信息传输链路上无法避免的影响因素。贝塞尔-高斯光束(Bessel-Gaussian Beam)有一定的非衍射性和自愈特性,展现出更强的抗湍流能力,相比传统高斯光束在光学通信领域更具有优势。声波... 大气湍流的随机波动会对光束传输造成诸多不利影响,是信息传输链路上无法避免的影响因素。贝塞尔-高斯光束(Bessel-Gaussian Beam)有一定的非衍射性和自愈特性,展现出更强的抗湍流能力,相比传统高斯光束在光学通信领域更具有优势。声波传输时引起的能量传递会使大气湍流的湍涡尺度发生改变,同时引起大气介质的密度变化,对大气中光束的传输特性产生影响。本研究从声能输入改变湍流内外尺度的角度出发,利用平面声波及湍流能量耗散方程,基于Von Karman谱和修正Hill谱两种大气湍流功率谱,建立了BGB在平面声波扰动后的大气湍流中水平传输模型,数值分析了不同声源参数对BGB平均光强、光束扩展和光束漂移的影响。结果显示,随传输距离增大,光束的光强分布更加分散,在平面声波的影响下,BGB平均光强衰减程度减小,光束漂移减小,光束扩展增大,且平面声波对BGB的影响与声源功率成正比。 展开更多
关键词 声能量 湍涡尺度 平均光强 光束扩展 光束漂移
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无源非厄密超构表面奇异点现象研究进展
8
作者 卓奕州 韦中超 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第1期17-28,共12页
在非厄密系统中,调节系统的增益或损耗可以使系统状态从PT对称向PT对称破缺转变,转变过程中存在一个特殊的状态转变点,使得系统本征值和本征态同时简并,该点称为奇异点。奇异点结合超构表面产生了许多有趣的光学现象:不对称传输、拓扑... 在非厄密系统中,调节系统的增益或损耗可以使系统状态从PT对称向PT对称破缺转变,转变过程中存在一个特殊的状态转变点,使得系统本征值和本征态同时简并,该点称为奇异点。奇异点结合超构表面产生了许多有趣的光学现象:不对称传输、拓扑相位、非厄密趋肤效应等。然而引入增益的有源超构表面在实验上很难实现,因此利用系统损耗构建虚拟增益的无源超构表面成为非厄密研究的有力武器。本文将从无源非厄密超构表面奇异点的理论模型、研究进展、具体应用和实验设计4个方面进行综述,并对该领域未来的发展方向进行展望。 展开更多
关键词 奇异点 非厄密 超构表面 无源系统
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激光熔覆内送粉汇聚性数值研究
9
作者 孟令威 来永斌 +2 位作者 王龙 刘红强 吴青松 《皖西学院学报》 2025年第2期126-131,143,共7页
为提高激光内送粉熔覆的成型质量,本研究运用数值模拟方法,深入探究载粉管壁厚和环形保护气管内外径之差对激光熔覆内送粉过程中粉末汇聚性的影响。研究结果表明,相较于无保护气状态,在保护气作用下,粉末的分布范围明显减小。当载粉管... 为提高激光内送粉熔覆的成型质量,本研究运用数值模拟方法,深入探究载粉管壁厚和环形保护气管内外径之差对激光熔覆内送粉过程中粉末汇聚性的影响。研究结果表明,相较于无保护气状态,在保护气作用下,粉末的分布范围明显减小。当载粉管壁厚为0.8 mm时,粉末汇聚性能最好,分布范围的最小直径可达1.056 mm;而当环形保护气的内外半径之差为0.6 mm时,粉末汇聚性最好,最小分布直径为0.819 mm。这些研究成果对于提高受损部件表面激光熔覆的修复质量具有重要价值。 展开更多
关键词 激光熔覆 光内送粉 环形保护气 数值模拟
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高阶轨道角动量光涡旋晶格的产生及Talbot效应
10
作者 张译丹 郭浩 +3 位作者 王子靖 罗昊 李鹏 吴振坤 《光学仪器》 2025年第1期14-25,共12页
光涡旋晶格(optical vortex lattices,OVL)因其在强度和相位结构方面的特性而受到越来越多的关注。干涉是生成OVL的常用方法。然而,OVL中所携带的拓扑电荷(topological charge,TC)通常较小且固定,难以调制,从而限制了其适用性。使用相... 光涡旋晶格(optical vortex lattices,OVL)因其在强度和相位结构方面的特性而受到越来越多的关注。干涉是生成OVL的常用方法。然而,OVL中所携带的拓扑电荷(topological charge,TC)通常较小且固定,难以调制,从而限制了其适用性。使用相位乘法生成一个高阶光涡旋晶格,以方便对TC进行任意调制。生成的高阶光涡旋晶格在传输过程中表现出Talbot效应,并在特定的分数Talbot距离处转变为超蜂窝晶格和六边形晶格。这为超蜂窝晶格和六边形晶格的生成提供了一种新方法。此外,OVL中携带的轨道角动量为其在光学显微操作中的应用提供了广阔前景。研究结果不仅增进了对Talbot效应的认识,还拓宽了OVL的实际应用范围。 展开更多
关键词 光涡旋晶格 高阶光涡旋晶格 拓扑电荷 TALBOT效应
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基于VG-YOLO的遥感图像车辆检测
11
作者 万辉耀 张朝琛 +6 位作者 陈杰 温祖彤 徐蕴恒 冯健 马克 徐辉 黄志祥 《现代应用物理》 2025年第3期195-201,共7页
车辆检测在可见光遥感图像领域是一项具有挑战性的任务,通常面临数据类别存在长尾分布、目标尺寸微小以及细粒度识别困难等问题。为解决上述问题,本文设计了一种基于YOLOv8改进的车辆细粒度目标检测算法VG-YOLOV算法。针对数据存在长尾... 车辆检测在可见光遥感图像领域是一项具有挑战性的任务,通常面临数据类别存在长尾分布、目标尺寸微小以及细粒度识别困难等问题。为解决上述问题,本文设计了一种基于YOLOv8改进的车辆细粒度目标检测算法VG-YOLOV算法。针对数据存在长尾分布的不平衡问题,该算法通过应用多种数据增强策略来解决数据长尾分布的问题;在YOLOv8模型的基础上,对网络的Neck部分进行了优化,通过集成全卷积双向注意力模块(fully convolutional bidirectional attention module,FCBAM)来增强模型对小尺寸目标的检测能力;设计一种判别信息提取模块,强化特征中包含关键判别信息的部分,从而提升模型对目标细粒度识别的性能。实验结果表明,本文所提方法在公开数据集FAIR1M车辆子类别上取得了优异的性能,与其他定向目标检测算法,均值平均精度(mean average precision,mAP)提升了约5个百分点,验证了所提出方法在细粒度、长尾分布及小目标检测任务中的有效性和优越性。 展开更多
关键词 车辆检测 细粒度 小目标 长尾分布
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锁频锁相宽带激光频率快速切换实验研究
12
作者 李杨 鲁思滨 +6 位作者 蒋敏 孙川 陈小莉 付佳豪 李润兵 王谨 詹明生 《量子电子学报》 北大核心 2025年第6期779-787,共9页
原子干涉陀螺仪在科学研究和技术开发方面都具有广泛的应用前景,开展高稳定性、低相位噪声且能够快速频率切换的激光频率锁定技术研究,对提高原子干涉陀螺仪的测量精度和应用能力具有重要意义。本文提出了一种激光时分复用的同步频率切... 原子干涉陀螺仪在科学研究和技术开发方面都具有广泛的应用前景,开展高稳定性、低相位噪声且能够快速频率切换的激光频率锁定技术研究,对提高原子干涉陀螺仪的测量精度和应用能力具有重要意义。本文提出了一种激光时分复用的同步频率切换方案,通过对激光器的电流调制端口进行同步前馈,实现了两台激光器在锁定状态下宽带激光频率的快速同步切换,研制出高稳定性、低相位噪声的激光及光学系统。实验结果表明,在频率切换前后,激光的频率稳定性和相位噪声均保持了良好的性能,激光的频率切换带宽达到1.2 GHz,频率切换时间小于3 ms,频率相对稳定性优于4×10^(-12)@20 s,相位噪声优于-95 dBc/Hz@(0.1~10 kHz)。 展开更多
关键词 激光技术 激光锁频 激光锁相 快速频率切频 前馈控制 原子陀螺
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激光的参数描述和光束质量 被引量：35
13
作者 吕百达 季小玲 +1 位作者 罗时荣 陶向阳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期14-17,共4页
激光光束质量是一个很有现实意义的论题。对实际激光,一方面或多或少存在硬边光阑光学元件影响。另一方面,人们常对远场激光束的可聚焦能力感兴趣。对有光阑情况时光束传输因子(M2因子)的推广作了讨论。对有代表性的3种方法,即广义截断... 激光光束质量是一个很有现实意义的论题。对实际激光,一方面或多或少存在硬边光阑光学元件影响。另一方面,人们常对远场激光束的可聚焦能力感兴趣。对有光阑情况时光束传输因子(M2因子)的推广作了讨论。对有代表性的3种方法,即广义截断二阶矩法、渐近分析法和自收敛束宽法及其应用作了分析。引入了桶中功率(PIB)和β参数用以描述远场光束质量。然后,研究了实际应用对激光光束质量的一些要求和相关的评价参数。最后,讨论了复杂的高功率激光系统的全程光束质量控制问题。 展开更多
关键词 激光 光束质量 参数描述 硬边光阑 光束传输因子 桶中功率
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激光照明的大气后向散射理论模拟和试验研究 被引量：23
14
作者 许晓军 陆启生 +4 位作者 舒柏宏 刘泽金 杜少军 郭少峰 赵伊君 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2001年第1期60-65,69,共7页
分析了瑞利与米氏散射模型的后向散射对激光照明的影响 ,讨论并计算了不同气溶胶模型的散射相函数。建立了激光照明后向散射的物理模型 ,提出了具有实际应用价值的后向散射影响函数及其解析表达式并进行了理论分析。利用面阵CCD探测器... 分析了瑞利与米氏散射模型的后向散射对激光照明的影响 ,讨论并计算了不同气溶胶模型的散射相函数。建立了激光照明后向散射的物理模型 ,提出了具有实际应用价值的后向散射影响函数及其解析表达式并进行了理论分析。利用面阵CCD探测器对实际大气条件下后向散射对照明的背景干扰进行了测量 。 展开更多
关键词 瑞利散射 采氏散射 后向散射 激光照明 背景干扰
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基于焦斑空间频谱控制的连续相位板设计 被引量：19
15
作者 李平 马驰 +5 位作者 粟敬钦 程文雍 刘兰琴 王文义 莫磊 周丽丹 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1114-1118,共5页
改进了传统的盖斯贝格-撒克斯通(G-S)算法,其中包含:改善了初始相位的选取;远场振幅采用弱调制,迭代中进行解相、滤波,以保证设计的相位板连续;对目标焦斑的频谱控制,使焦斑能量在频谱上重新分配。结果表明:相对传统设计的连续相位板(CP... 改进了传统的盖斯贝格-撒克斯通(G-S)算法,其中包含:改善了初始相位的选取;远场振幅采用弱调制,迭代中进行解相、滤波,以保证设计的相位板连续;对目标焦斑的频谱控制,使焦斑能量在频谱上重新分配。结果表明:相对传统设计的连续相位板(CPP),改进后的G-S算法可以控制CPP的加工单元大小,降低CPP的相位梯度,更好地控制焦斑轮廓,降低特定频带的调制。进一步分析表明,新方法设计的CPP与光谱色散匀滑技术耦合的效果更佳。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 连续相位板 G-S算法 空间频谱 焦斑整形
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激光导致水击穿和等离子体形成过程的物理分析 被引量：16
16
作者 李明 张宏超 +2 位作者 沈中华 陆建 倪晓武 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1610-1614,共5页
对短脉冲激光作用水介质中引起光学击穿的机制进行了分析,通过自由电子密度速率方程的数值解确定激光的击穿阈值.将数值计算结果与波长在可见光和近红外波段,脉宽为ns、ps和fs的激光脉冲在纯净水和含有杂质的水中的实验测量的击穿阈值... 对短脉冲激光作用水介质中引起光学击穿的机制进行了分析,通过自由电子密度速率方程的数值解确定激光的击穿阈值.将数值计算结果与波长在可见光和近红外波段,脉宽为ns、ps和fs的激光脉冲在纯净水和含有杂质的水中的实验测量的击穿阈值作了比较.还计算了等离子体中自由电子密度的演化、等离子体吸收系数和能量密度.通过解自由电子密度速率方程得到结果与实验测量的值符合得很好. 展开更多
关键词 激光物理 光学击穿 脉冲激光 水 电子密度
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纵向泵浦固体激光介质热透镜效应的理论研究 被引量：46
17
作者 余锦 檀慧明 +1 位作者 钱龙生 刘伟仁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期27-31,共5页
在分析了纵向泵浦、周边致冷固体激光棒内加热及冷却机理的基础上 ,将热传导方程简化为一维形式 ,求解出以级数方式表达的棒内温度分布 ,获得了激光棒中热致应力场和应变场。考虑热色散、热致应力双折射和端面变形 ,推导出纵向泵浦固体... 在分析了纵向泵浦、周边致冷固体激光棒内加热及冷却机理的基础上 ,将热传导方程简化为一维形式 ,求解出以级数方式表达的棒内温度分布 ,获得了激光棒中热致应力场和应变场。考虑热色散、热致应力双折射和端面变形 ,推导出纵向泵浦固体激光棒有效热焦距的解析表达式。将所获结果运用于常用的激光晶体 Nd∶ YAG,发现当使用 1 0 W半导体激光器泵浦时 ,所产生的有效热焦距在毫米量级。 展开更多
关键词 纵向泵浦 热透镜效应 有效热焦距 激光介质
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光学元件低频位相噪声的空间尺度 被引量：13
18
作者 邓青华 张小民 +2 位作者 景峰 刘兰琴 粟敬钦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期508-510,共3页
建立求位相分布空间尺度的数学模型并计算了实际钕玻璃放大片所产生位相噪声的空间尺度。且就空间尺度对焦斑的影响及其在传输过程中的变化进行了数值模拟 ,结果表明 :空间尺度对聚焦焦斑影响很小 ;在传输过程中 ,位相噪声的空间尺度会... 建立求位相分布空间尺度的数学模型并计算了实际钕玻璃放大片所产生位相噪声的空间尺度。且就空间尺度对焦斑的影响及其在传输过程中的变化进行了数值模拟 ,结果表明 :空间尺度对聚焦焦斑影响很小 ;在传输过程中 ,位相噪声的空间尺度会增大 ,而这种增长会增强变形镜等光束质量控制手段的效果。 展开更多
关键词 光学元件 低频位相噪声 空间尺度 随机位相屏 RMA位相梯度 固体激光器
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激光辐照PC型HgCdTe探测器热效应的计算 被引量：31
19
作者 蒋志平 梁天骄 +1 位作者 陆启生 刘泽金 《应用激光》 CSCD 北大核心 1995年第4期155-156,共2页
通过测量ＰＣ型ＨｇＣｄＴｅ探测器电阻与温度的关系及激光辐照下电阻随时间的变化，建立了热模型，计算了三种损伤机制下的激光损伤阈值。
关键词 激光损伤 辐照 汞 镉 碲 探测器 热效应 计算
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中红外激光技术研究进展 被引量：23
20
作者 刘尊洋 卞进田 +2 位作者 邵立 汪亚夫 孙晓泉 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期853-858,共6页
中红外激光技术在激光通信、遥感技术、光谱分析和军事等方面都有重要的作用。介绍了产生中红外激光的各种方式,综述了其技术特点和进展情况。首先介绍了线性光学方法产生中红外激光的技术,如固体激光器、半导体量子级联激光器、自由电... 中红外激光技术在激光通信、遥感技术、光谱分析和军事等方面都有重要的作用。介绍了产生中红外激光的各种方式,综述了其技术特点和进展情况。首先介绍了线性光学方法产生中红外激光的技术,如固体激光器、半导体量子级联激光器、自由电子激光器、化学激光器等的进展;然后对基于物质二阶非线性作用产生中红外激光的光学倍频激光器和光参量激光器的进展进行了介绍;最后讨论了中红外激光技术的现状和发展趋势。 展开更多
关键词 激光 中红外 线性光学 非线性光学
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