一、尾波场中传播的激光脉冲的频率漂移（论文文献综述）
邹凌波[1]（2021）在《基于四波混频效应的激光制冷特性研究》文中研究表明在经过上百年的发展后,传统制冷技术的潜能已经被充分发掘。在一些高科技领域,传统的制冷设备由于能耗高、设备笨重等问题已经不再适用,寻找新型的制冷方式成为科学研究的重中之重。其中,激光制冷便是新型制冷技术中的一种。由于具有寿命长,轻便、环保等优异的特点,激光制冷具有十分广阔的前景。所以近几十年来,激光制冷都是一个十分热门的研究方向。本文主要探索激光制冷的相关理论,研究了利用四波混频效应对二能级原子进行冷却的方法以及光抽运效应在固体材料的激光制冷中的运用。如何使制冷更加高效是本文研究的主要目的。四波混频过程中,光场与原子系统相互作用会使原子发生跃迁,产生反斯托克斯荧光,原子吸收的光子比辐射出的光子的频率高,从而实现利用四波混频效应进行制冷。在研究过程中,分别对比了不同条件,不同参数的情况下的制冷效率,发现拉比频率、横向和纵向弛豫时间之比、泵浦波、探测波对制冷结果都有着不同程度的影响。利用MATLAB,通过模拟仿真,得到了在不同条件下的曲线或曲面。光场与二能级原子系统相互作用过程的冲量则是与拉比频率、探测波失谐量形成一个半山型曲面。最后发现在拉比频率满足?T2=1.414,横向和纵向弛豫时间之比T2/T1=2以及泵浦波失谐量满足(ω1-ωba)T2=-3的情况下具有最佳的制冷效果。在利用光抽运对掺杂稀土金属元素的固体材料进行激光制冷时,最重要的就是使样品材料发生布居数反转,然后发射出反斯托克斯荧光。研究发现减少固体材料的背景吸收对激光制冷十分有必要。较大的量子效率更有利于激光制冷的进行,而光抽运的功率需要选取适当的大小,功率太小则制冷效果差,功率太大又会抑制材料对光子的吸收,破坏材料的性能。同时利用全反射或者反射镜加长激光在材料中的光程有利于制冷功率的提高。
刘调芳[2]（2020）在《等离子体中相对论电磁孤波及调制不稳定性的数值模拟》文中指出强电磁脉冲与等离子体之间的非线性相互作用在许多基础研究和科技应用中引起了广泛的兴趣,包括谐波的产生、自聚焦、尾场的激发、相对论光导、激光脉冲频移、脉冲压缩以及相对论孤波的传播等.在这些非线性相互作用中,尤其是相对论电磁孤波由于其在粒子加速跟快点火机制中的潜在应用而引起了极大关注.据报道,大约有25-40%的激光脉冲能量以孤子或类孤子的结构进入电磁能量局域集中,这在激光等离子体相互作用中非常重要.此外,作为一个重要的非线性现象,调制不稳定性与电磁波的传播密切相关.调制不稳定性的发展有可能会激起许多的非线性行为,如场的塌缩及局域化、分裂成丝、孤波等.因此,研究等离子体中的相对论电磁孤波及调制不稳定性具有非常重要的物理意义.本论文主要利用一维particle-in-cell（PIC）模拟研究了相对论电磁孤波在均匀、冷等离子体中的传播动力学行为.我们的模拟结果表明被激发的电磁孤波的形状,即振幅和波宽在长距离稳定传播阶段可以保持不变且与理论结果吻合较好.其速度与理论结果也基本吻合,但对于较大的频率其值略有差异.在等离子体密度为1023/m3,无量纲矢量势振幅为0.18的条件下,模拟发现当载波频率小于四倍等离子体频率时电磁孤波可以稳定地传播.而当载波频率大于四倍等离子体频率时,它能激发出一个非常弱的朗谬尔振荡,其值比横向电子动量小一个数量级并反过来调制电磁孤波引起调制不稳定,因此电磁孤波在稳定传播足够长的距离之后开始变形.稳定传播的距离随着载波频率（矢量势幅）的增大而增大（减小）.其次,我们利用一维PIC模拟研究了平面波调制不稳定性的发展及其演化.我们的模拟结果表明调制不稳定性发生的空间波数与无量纲矢势振幅及载波频率无关,仅密切依赖于等离子体背景,并近似等于由郎缪尔振荡所调制的空间波数.这揭示出朗谬尔振荡的激发在调制不稳定性诱导中的作用,同时也证明了电磁孤波的调制不稳定性.此外,我们的模拟结果还表明在平面波不同位置处不稳定增长指数不同,并对此进行了分析论证.最后,总结了本文的研究结果,并对未来的工作进行了展望.
钟镇[3]（2020）在《基于相位变化线性分布的Φ-OTDR定量测量技术研究》文中研究指明相位光时域反射仪（Φ-OTDR）以其高灵敏度特性在分布式监测领域得到了广泛的关注。近十年来,越来越多的研究者投入到如何利用相位光时域反射仪的相位信息检测外界扰动事件的研究中。相位光时域反射仪的相位信息通常包含在具有不同干涉图样的散射信号中。为了获得相位,先后出现了参考光相干探测、双脉冲干涉、干涉仪干涉等多种干涉检测方案。与此同时,也出现了三端口解调、希尔伯特变换和正交解调等多种解调方式。这些研究极大地推动了相位光时域反射仪定量测量技术的发展。但是,相位光时域反射仪的定量测量技术还存在较多的问题。这些问题包括:不能真正地反应相位光时域反射仪的统计相位和外界扰动量之间的关系,更难以表达相位的空间分布;未全面考虑激光频率漂移等噪声导致的相位信号波形失真;相位光时域反射仪解得的初始相位落在[-p p]的范围内,相位解缠绕将面对相邻相位绝对差值不大于p的限制条件。为此,本文基于相干探测方式的相位光时域反射仪进行了以下四个方面的研究:1.将光纤上外界扰动事件引起的弹性形变和弹光效应统一等效为折射率的变化,并且基于光时域反射仪的一维脉冲响应模型建立了相位光时域反射仪定量测量的数学模型。在此基础上,证明了激光频率低漂移的条件下静态区的相位变化在光纤长度方向具有线性特征。2.引入数据拟合的方法获得任意脉冲时刻的相位变化和光纤长度的比例关系曲线,有效抑制了参考光的相位噪声、偏振衰落、干涉衰落、采集误差等各种因素引起的噪声对测量结果的影响。同时,指出了当曲线斜率很小时,拟合曲线在扰动事件起点处的相位变化能够很好地代表外界扰动信息,最大程度地降低了不同的频率漂移量引起的不同位置的相位变化表现出的失真对解调结果的影响。3.将光纤上任意点的相位变化和后端参考点的相位变化做相关计算,得到的相关系数跳变的次数反应了作用于光纤上事件的个数。相位变化的幅度随着光脉冲和事件区域重叠程度的增加而增大,但是相关系数跳变的时间相对于相位变化的稳定时间提前了。基于此,在既有系统中实现了半脉冲宽度内两个事件的分辨,即突破了传统的空间分辨率极限的限制。4.采用双频光的方案解决相位解缠绕算法极限条件限制的问题。通过分析表明对于交替的双频光序列,经正确解缠绕得到的相位变化整体上会沿着光纤长度方向呈现出规律性,反之是杂乱无章的。基于这个特征,利用辅助探测脉冲光实现了相位解缠绕算法极限条件的突破;同时,利用静态相位进行参考的方法也成功解决了相位解缠绕算法极限条件限制的问题。
柯天美[4]（2019）在《1550nm全光纤相干激光测风雷达技术研究》文中指出风速监测在天气预报、飞机飞行安全和智能风机系统等领域具有非常重要的应用。而激光测风雷达在风速遥感上具有非常高的探测灵敏度和时空分辨率,已被广泛运用于大气风场、大气风廓线和飞机尾流探测,以及危险气流预警等方面。1550 nm波段的光处在人眼安全波段,不会对人眼的安全造成威胁。本文开展了基于1 550 nm波段光纤激光器和光纤器件全光纤相干激光测风雷达探测技术研究。首先,论文介绍了相干激光测风雷达的基本原理,讨论了相干激光测风探测方法和风场矢量反演,对激光测风雷达公式的同轴、离轴形式分别进行了分析,探讨了在同轴和离轴情况下影响信噪比的因素;深入理解了风速分辨率和距离分辨率的物理内涵,为系统确定风速分辨率和距离分辨率等提供了理论基础。其次,基于测风雷达原理设计并建立了一套同轴全光纤相干激光测风雷达,这套同轴全光纤相干激光测风雷达由三个部分构成:①雷达发射系统:1550nm光纤激光器有两路输出,一路作为参考光,另外一路经放大由声光调制器调制输出:②光学天线单元:由一个望远镜系统构成,主要功能为发射激光和收集散射光;③数据处理单元:采用GAGE公司的超高速采集卡采集相干拍频信号并通过计算机进行数据处理和分析。最后,基于建立的相干激光测风雷达系统进行了实验研究。为了验证系统的探测精度和准确性,开展了以下工作:（1）对70米外的墙体硬目标进行测距实验,反射信号在时域上有明显的时间差距,验证了系统的测距可行性和准确性。（2）为了检测系统的测速性能,建立了一套基于可变转速的转轮硬靶测速装置,对系统测速进行定标利用多普勒频移公式测量了不同转速下转轮边缘切向速度,测量结果与转轮的实际速度相关度达到了0.996。（3）为了能够测量实际大气的风速,利用加湿器产生模拟水汽风速测量研究,利用水汽的后向散射光测量了模拟水汽的风速。（4）开展了实际大气的风速测量实验,测得的风速频移量为△f=3.5MHz,由此计算得到实际大气风速为v=2.7m/s,与当天的气象预报风速相当。
窦韶旭[5]（2018）在《基于氮化铝压电薄膜的声表面波（SAW）高温力学传感器研究》文中研究表明力学传感器是将各种力学参量转换为电信号的器件。应用于高温极端环境下测量的高温力学传感器,尤其是高温压力传感器和高温应变传感器,在航空航天、石油化工、武器装备以及汽车能源等领域发挥着巨大作用。长久以来,世界各国都很重视高温力学传感器的研发工作,在这一传感器领域投入了大量的人力和物力。目前,我国在高温力学传感器领域的研究仍比较落后,高端高温力学传感器主要依赖进口,国产传感器只占据中低端市场,更无法满足众多高温现场愈加苛刻的温度要求。因此,加速开发高端高温力学传感器,对促进国民经济发展、打破国外行业垄断,意义重大。声表面波（Surface Acoustic Wave,SAW）传感器具有体积小、精度高、可无源无线的特点,长期受到人们的关注,符合未来传感器技术的发展趋势。随着氮化铝（AlN）压电薄膜和硅酸镓镧（LGS）压电单晶等耐高温压电材料被开发出来,基于这些材料的声表面波高温传感器技术也展现出巨大的前景。本论文针对声表面波高温力学传感器研究中的科学和技术问题,基于耐高温的氮化铝压电薄膜材料,研发了拥有多个声波模态和更高测试灵敏度、可用多种方案实现温度补偿和力学参量测量的声表面波高温应变传感器和高温压力传感器。本论文的主要工作包括:（1）首先介绍了基于各种工作原理的高温压力传感器和高温应变传感器和基于各种耐高温压电材料的声表面波高温传感器的发展现状,指出研发声表面波高温压力传感器和高温应变传感器的可行性和高温潜力。（2）讨论了声表面波在固体介质表面的激发与传输理论,分别介绍了瑞利波和兰姆波及其传播特性,论证了通过控制氮化铝层下面衬底的厚度有可能在声表面波器件中既能激发出瑞利波,又能激发出多个声波模态的兰姆波。（3）分别介绍了应变传感器和压力传感器的测量原理、传感器中应变灵敏度和压力灵敏度的分析方法,讨论了常用的温度补偿方案并提出了新型的有望提高测量灵敏度的双通道温度补偿方案;给出了双通道温度补偿和应变/压力测量的具体实现方案,并分别设计了用于应变和压力测量的谐振器式的声表面波传感器芯片;用COMSOL软件仿真确认了传感器芯片能激发出瑞利波和多个模态的兰姆波,初步验证了芯片设计的有效性。（4）利用磁控溅射工艺成功制备了AlN压电薄膜并进行了材料表征,初步研究了钪（Sc）掺杂的AlN压电薄膜的磁控溅射制备工艺;结合MEMS加工工艺对声表面波传感器芯片结构做了优化,并完成了芯片的MEMS加工,主要涉及AlN保膜沉积、Mo叉指换能器制备、SiO2抗氧化层制备工艺、背面深硅刻蚀等工艺。（5）制作了双芯片的声表面波高温应变传感器,设计并搭建了高温拉伸应变测试平台;在室温下测试了两个芯片的静态特性,确认芯片中存在明显的四种声波模态,即瑞利波（Rayleigh wave）、A4模态兰姆波（A4 mode Lamb wave）、S4模态兰姆波（S4 mode Lamb wave）和S5模态兰姆波（S5 mode Lamb wave）;测试对比了各个声波模态在室温下的应变响应特性,发现三个模态兰姆波的应变响应参数均优于瑞利波,其中芯片a中的S4模态兰姆波表现出最佳的灵敏度和分辨力;针对在250℃高温且温度不断波动的环境下单个芯片无法准确测量拉伸应变的问题,提出了“同时使用芯片a中的瑞利波和S4模态兰姆波进行拍频计算”和“同时使用芯片a和芯片b中的S4模态兰姆波进行拍频计算”两种温度补偿和应变测量方法,理论计算和实际测试均表明,这两种方案均能实现应变量的准确测试,且应变灵敏度比使用单个芯片、单声波模态时明显提高。（6）制作了双芯片的声表面波高温压力传感器,设计并搭建了高温压力测试平台;室温下的静态测试表明两个芯片中均只有A4模态兰姆波、S4模态兰姆波和S5模态兰姆波,瑞利波不明显;测试对比了各个声波模态在室温下的压力响应特性,发现芯片a中的S4模态兰姆波表现出最佳的灵敏度和分辨力;针对传感器在250℃高温且温度不断波动的环境下无法准确测量高温气压的问题,提出了“同时使用芯片a和b中的S4模态兰姆波进行拍频计算”的方法,实际测试表明,该方案可以实现高温温度波动环境下的压力测试,但压力测试的灵敏度较使用单芯片、单声波模态时发生了下降。
罗辑[6]（2018）在《基于激光等离子体尾波场的电子加速与辐射研究》文中研究说明粒子加速器的出现是人类科学发展史上的里程碑,粒子加速器的发展也一直代表着人类探索物理本质的最前沿。然而目前传统加速器和基于传统加速器的同步辐射装置的发展却越来越难以跟上人类科学研究的快速步伐。近年来,激光技术的发展,尤其是超短超强激光技术的进步,推动了现代物理学中高能量密度物理领域的不断发展。人们在超短超强激光与等离子体相互作用中发现了新型的粒子加速原理:激光尾波场加速。相比于传统加速器,激光尾波场中的电子加速梯度可以高出3个数量级,能够将当前动辄长达数公里的大型传统加速器缩小到台面尺度,有望成为下一代TeV量级加速器的备选方案;也具备将需要利用高能电子的传统同步辐射装置小型化和实用化的潜力。然而基于激光尾波场加速产生的高能电子和辐射相比目前已经成熟的传统加速器和辐射源还有一定的缺点,有待科研人员的进一步深入研究。本文中,我们将就基于激光尾波场的电子加速和辐射产生过程,如电子能量提高、电子注入方式、辐射产生方案等问题给出自己的看法,希望将激光尾波场加速推向实用。本学位论文除绪论外主要包含以下两方面工作:第一部分主要研究激光等离子体尾波场中的电子加速过程。首先,我们将提出一种新的激光尾波场加速级联耦合方案。通过使用曲率渐变的弯曲等离子体通道作为加速器的过渡级,我们实现了激光脉冲传播方向的改变,并且保证了新激光在下一级直等离子体通道中传输时横向振荡和激光包络扭曲变形的最小化,借助电子束在等离子体中传输时自身激发尾波场对电子束的聚焦效应,该方案可以获得高效率高稳定性的级联耦合。在保证电子束品质的前提下,使已被前级激光尾波场加速的电子束再次获得加速,为未来制造TeV能量级别的激光尾波场加速器和对撞机奠定基础。接着,我们将研究空泡机制下激光尾波场中的边界层电子。我们观察到空泡边界层中的部分电子会获得较高的横向动量,并从空泡两侧横向出射离开尾波场。根据电子从空泡边界鞘层中分离位置的不同,我们区分出了三种边界波:在鞘层尾部越过中心轴出射的尾部波,在鞘层中部平行于激光传播方向向后出射的侧面波和在鞘层头部出射的弓形波。通过研究这些边界波中电子的动力学,我们发现使用光强较低、焦斑较大的激光和相对高的等离子体密度可以抑制高能边界层电子波的形成,从而提高激光尾波场加速中能量从激光脉冲向被加速电子束转化的效率。在此基础上,我们还将就如何应用具有一定能量的边界层电子提出自己的看法。最后,我们将研究驱动光与高相对论强度注入光作用下的电子注入和加速。我们观察到当两束光具有一定延时,无法发生直接碰撞时,依然能获得准单能的高能电子束。进一步分析后,我们发现此条件下存在尾波碰撞引起的电子注入,并且延时的微调会导致背景电子注入电量受所处尾波场相位的影响发生变化。同时该尾波场碰撞机制也具备了作为新型的诊断方法对尾波场的结构进行探测的潜力。第二部分重点研究激光尾波场中可调谐的电子辐射。首先,我们提出了激光在等离子体通道中偏轴或倾斜入射时,会由于被加速电子的横向振荡产生类同步辐射X射线。这种振荡的频率和幅度均不随电子能量的增加而变化,与通常的betatron振荡不同而更接近电子在同步辐射光源中的运动方式。此方案中只要改变激光入射参数和等离子体通道的参数就能改变电子振荡的周期和幅度,从而调节产生X射线的辐射区域、辐射频谱等性质。通过高维粒子模拟将上述方案推广到更一般的三维情形后,我们发现当激光入射波矢方向与等离子体通道中心轴异面时电子的振荡轨迹将变成螺旋形并在远场产生中空的椭圆或圆形辐射分布。由于螺旋运动中电子的横向速度方向在不断发生变化,因此会辐射出在不同方向偏振的光子。模拟中我们能够在辐射接收面上的不同位置得到不同偏振的辐射,也能通过改变激光的入射参数调整辐射的偏振方向。最后,我们研究了激光尾波场加速器产生的高能电子束与高相对论强度散射光发生的汤姆逊散射。通过数值模拟对高阶非线性汤姆逊散射实验进行了理论分析,确认了高阶多光子汤姆逊散射的阶数,并揭示了远场辐射菱形的分布特征来源于电子束与激光束的空间匹配效应。
谭巍[7]（2017）在《基于双波长外腔共振的高效频率上转换理论与实验研究》文中研究表明随着块状、波导式非线性晶体和基于非线性晶体制作的回音壁微型谐振腔的快速发展,激光的频率上转换已经成为一项热门的研究课题,并且这种技术被使用在多种科研、生产及国防应用中,例如,新波长激光源的研制,非经典态的频率转换,长程量子密钥分发和高效红外光子探测等。实现稳定、高效的频率上转换尤其在激光应用领域内得到了广泛的关注。例如在基于经典光场的应用中,1.5μm通讯波段的激光到可见光波段的频率转换会使光子的探测效率提高,因为一般用于可见光单光子探测的硅计数器的探测效率高于用于红外波段的铟镓砷计数器效率的5倍。对于光强微弱的非经典态的光场,例如Fock态、压缩真空态或叠加态,高效的频率上转换不仅可以提高这类光场态非线性过程的效率,而且可在输出光中保留这些输入态的非经典特性。基于波导结构的频率上转换装置具有很强的内部转换效率,然而光纤的插入损耗将明显地降低入射光的总转换效率。另外,回音壁式微型谐振腔凭借其高效性也成为一种备受关注的技术。然而,近些年来,块状晶体中频率上转换的研究最为细致。多样化的腔与晶体设计极大地提高了非线性转换效率,这使得在一定条件下,近红外激光的转换效率可以超出90%。理论与实验证实上转换激光的功率与基频光功率有关。为了获得高效的频率上转换,通常使用外部谐振腔来放大基频光的功率。与内腔放大机制相比,外腔由于其方便的激光到外腔的模式匹配因而拥有更高的适用性。目前,双波长外腔共振方案,即两种基频光同时与外腔共振,得到了广泛关注。由于外腔的无源放大,双共振不仅可以降低系统的功耗,而且基于高稳定的频率锁定可实现频率漂移量小的上转换激光输出。本论文的主要研究内容包括以下几方面:1)对双波长外腔共振高效频率上转换的实现进行了研究。通过解调频率上转换输出激光的光强信号获得信号光与外腔的频率锁定误差信号。实验中,对比了分别由输出激光和信号光透射腔模获得的误差信号,基于前者实现了稳定的微弱信号光到外腔的频率锁定,并在此情况下获得了最高73%的信号光转换效率。之后基于采样保持电路优化后的PDH锁频电路实现脉冲抽运光与外腔的频率锁定;2)对弱光的高效频率上转换进行了详细的研究。在抽运不消耗近似下,以1064nm激光作为抽运光,1583nm激光作为信号光,研究了基于双波长外腔共振技术在25mm长周期极化铌酸锂晶体中高效频率上转换实现的条件,并在实验上获得了入射信号光94.6%的转换效率。同时,在高效频率上转换过程中研究了阻抗匹配度与耦合效率的关系,使用耦合效率拟合Pmax值,提高了拟合精度。在测量方面,提出了基于反射腔模修正功率计测量转换效率的方法;3)针对高功率激光的高效和频,计算了基于抽运不消耗近似和椭圆积分方程求解耦合波方程时两种方法之间的误差,并且结合外腔增强基本理论分析了可实现高于90%以上信号激光频率转换对应的入射信号光功率范围,并在实验上进行了详细测量。研究了外腔在信号光波段满足阻抗匹配时输出激光的长期稳定性和短期频率噪声。最后对输出激光的光束质量进行了测量。上述工作的创新之处有以下几点:1)基于频率转换过程中信号光的腔透射信号与输出激光强度谱的光强与失谐频率的关系,并根据基频激光携带信息可以传递到输出光的性质,以信号光的调制频率解调输出光的光强信号,从中提取信号光到外腔锁定的误差信号。证实了,相比信号光的腔模信号,由输出激光光强信号所得的误差信号有更好的信噪比,且基于此误差信号实现了双波长外腔共振的频率上转换;2)基于抽运不消耗近似条件下三波耦合方程的解和谐振腔理论,得到了实现微弱信号光高效转换的参数与条件。使用信号光单次通过晶体所测量的一系列数据优化了信号光入射腔镜反射率和抽运光功率。实验中设计外腔较低的信号光波段精细度,在信号光入射功率小于25mW范围内获得转换效率达到94.6%;3)基于三波耦合方程的精确解与谐振腔理论,得到了实现高功率信号光高效和频所需要的实验条件,并在此基础上分析了系统可实现90%以上转换效率的信号光入射功率范围。根据理论分析和模拟,确定了最佳的实验参数,并在实验上实现275mW入射信号光93%的转换效率,即产生637mW的636nm激光。当外腔在信号光波段满足阻抗匹配时,输出激光的长期稳定性为1.8%,M2因子在X和Y方向上均在1.09附近。
宋海英[8]（2016）在《飞秒激光表面纳米结构化的表面双等离子共振机制的研究》文中研究表明固体表面微纳米特征尺度结构具有显着的小尺寸效应、表面效应、介观效应、甚至量子效应等,犹如自然界生、植物表皮上特征尺度结构所表现的特异功能,特征结构潜涵的这些非经典效应使得人们有可能获得宏观物体光、声、热、电、磁、以及力学等超常的表面特性和功能。这些超常的表面特性和功能的开发利用,将对生物传感、微流控器件、新兴能源、航空航天、以及军事国防等众多应用领域产生深远的影响甚至革命性的作用。因此,发展固体表面各种微纳米特征尺度结构的制备技术和性能表征,将具有重要的科技战略意义。要实现表面微纳米特征结构按预期要求的可控加工制备,必须首先对表面结构的形成机理具有正确认识。本论文从飞秒激光与物质的超快相互作用物理出发,揭示线极化飞秒激光作用下固体表面周期性纳米结构的形成机制,建立飞秒激光表面纳米结构化的物理模型;基于新的物理模型开展实验研究,同时对于该机制在物理上的自洽性和理论上的正确性给予了充分的实验验证。论文取得的主要创新性成果如下:1、建立了表面双等离子共振（STPR）烧蚀的全新物理模型论文针对飞秒激光作用下产生的表面电子热流,从流体力学方程出发,证明了激光光波和表面双等离子体波在1/4临界密度面附近由于电子密度扰动导致的非线性耦合中,当三波满足相位匹配条件以及等离子体特征参量处于波-波非线性范围时（即kλD<0.29）,相互作用将导致类似于驻波（反平行）的姊妹Langmuir波的锁相共振,即表面双等离子共振（surface two-plasmon reso-nance,STPR）;推导出STPR色散关系和波长公式。论文结论揭示出:STPR波峰电子形成的负电中心与靶面束缚离子之间产生的界面静电场势能大于离子的结合能,是导致库伦烧蚀（即库伦爆炸）、实现亚波长尺度表面结构化的充要条件;锁相的STPR即是亚波长表面条纹或光栅结构自形成的物理机制;STPR的波长即是条纹或光栅的空间结构周期。STPR机制自洽地解释了一直让人困惑的“条纹（光栅）结构周期小于1/2激光波长”的实验结果;首次在理论上证明了表面条纹（光栅）的结构取向垂直于激光极化方向的实验事实。2、提出并证实了STPR烧蚀产生表面纳米结构化的关键物理条件针对飞秒激光作用下表面纳米结构的自形成过程,在理论上,通过推导和分析由于正负电荷分离引起的界面静电场及其作用下离子的加速时间（即库仑爆炸的特征时间）以及表面电子温度的定标关系,提出:表面等离子体态的寿命大于束缚离子解聚的加速时间,是STPR烧蚀产生表面特征结构的首要条件。在实验上,应用时间分辨光谱学方法获得了表面等离子体态的演化弛豫（即寿命）;结合理论计算和时间分辨光谱实验,证明了库伦爆炸时离子的加速时间远小于表面等离子体态的寿命。由此证实了飞秒激光诱导STPR烧蚀机制的物理自洽性。3、基于STPR烧蚀模型,提出表面“层雕”的纳米结构化新概念基于STPR烧蚀模型,在实验上应用时间延迟的飞秒脉冲分束曝光的新方案,通过改变分束脉冲间的偏振方向和延迟时间,在钨靶材表面同一位置进行曝光烧蚀,发现两分束脉冲先后产生的表面光栅结构周期与取向具有相互独立性,类似于雕刻艺术中的数字化层雕流程工艺。通过进一步的实验证明,这种表面“层雕”效应不仅出现在飞秒脉冲静态曝光的表面结构化中,亦存在于脉冲扫描的表面结构化中,这是由飞秒激光驱动STPR烧蚀的物理机制所决定的。4、实现了飞秒激光诱导表面亚波长特征结构的快速扫描制备基于STPR烧蚀模型潜含的层雕效应,在线极化飞秒激光扫描金属表面诱导亚波长光栅结构的实验中,实现了扫描平面和非平面表面亚波长光栅结构、正方形及菱形栅格等多维纳米特征结构的快速制备;实现了扫描路径之间光栅周期与取向的良好对接;指出非平面靶的飞秒脉冲扫描实验中,在激光光斑覆盖的曲面冠高小于光束瑞利长度（Rayleigh length,i.e.,half the confocal parameter,半共焦参数）的条件下,所获得的表面光栅结构的周期和取向与平面靶的结果基本一致。
连天虹[9]（2016）在《探测用激光光源中的若干关键技术研究》文中研究指明光源是激光探测系统的核心器件,本文研究探测用单纵模二极管抽运固体激光器（DPL）中的相关问题,主要内容包括四个部分:分析振荡光场的频谱特性;研究粗糙面传导散热下激光器热效应对激光器性能的影响;系统研究声光调制自注入锁定单纵模激光方法并实验获得自注入锁定输出;提出用单纵模多子光束阵列相干发射方案提高激光探测性能。第一部分:基于多纵模振荡模型,讨论DPL中的纵模振荡。结果表明:驻波腔中,激光介质中空间烧孔分布形成于弛豫振荡过程中光子数第一次大规模增长的阶段;弛豫振荡稳定后,各纵模共存输出,各纵模共同产生的空间烧孔使上能级粒子数密度沿轴向呈现出幅度调制的高频起伏分布;行波腔中,只有发射截面最大的纵模能形成稳定的激光输出;腔长变化时,失谐损耗使振荡波长发生漂移,腔长变化较小时,振荡波长平滑转换;而腔长变化较大时,波长的转换伴随着弛豫振荡。第二部分:针对激光介质金属热沉散热的粗糙面接触传热问题,提出了一种计算温度场的面热源自适应调整算法,研究单纵模激光器中基横模光场的热效应。通过在研究对象的封闭边界上引入虚拟面热源,通过自适应调整算法,获得满足边界条件的面热源分布,然后用自由空间的格林函数快速计算对象内的温度场。建立了导热联结的两种介质的表面接触模型,在此基础上建立了随机分布的表面散热边界条件,并利用面热源自适应调整算法计算了介质内的温度分布。计算结果表明,由于介质散热表面不能完全紧密接触,其温度场呈现一定程度的随机起伏,越靠近边界,随机起伏越明显,介质中心区域随机起伏则不明显;有效热接触面积越小,这种随机起伏越强烈。由于该温度场的影响,激光介质表面附近的相位差存在起伏并深入一定深度。随抽运功率的增大,相位差的起伏增强;接触面积增大时,相位差起伏减小,起伏的深度也有所减小。热致衍射损耗随抽运功率近似线性增加,基模光半径越大,增加的斜率越大;当基模光半径较大时,接触面积越小热致衍射损耗越大。第三部分:理论研究环形腔声光调制自注入锁定过程。通过数值求解声光互作用耦合波方程研究声光调制器对环形腔中两个方向光波的衍射效率,结果表明:在入射角偏离布拉格角一定角度时,两光波有最大衍射效率差,该偏离角随超声波频率的升高而减小;最大衍射效率差随超声波功率的增加而增大,增大的斜率逐渐减小;超声波频率越高,能提供更大的衍射效率差。在此基础上,数值求解速率方程研究环形腔自注入锁定过程,结果表明:高损耗阶段末尾,两方向光子数密度之比随超声波功率增加迅速增加,当超声波功率大于一定值后,该比值趋于稳定;在超声波频率从1MHz增加到约10 MHz时,该比值迅速增大,当超声波频率高于10 MHz后,该比值趋于稳定;该比值随抽运功率的增加而增大,增大趋势逐渐变缓。在通常实验条件可得到的抽运功率、超声波频率和超声波功率下,光子数密度之比可达十几个数量级,能保证成功实现自注入锁定。自注入锁定脉冲的峰值功率随超声波功率的增加近似线性增大;能达到的最高重复频率随抽运功率的增大线性增大,在几十瓦的抽运功率水平下重复频率在千赫兹量级。用光纤耦合输出激光二极管对Nd:YAG进行端面抽运,采用四镜环形腔实现了声光调制自注入锁定激光器。实验中,在平均功率1 W时,获得了重复频率2 kHz,脉冲宽度475 ns的自注入锁定脉冲,对应的脉冲峰值功率为1.1 kW。光束接近高斯分布,光束质量因子M2为1.3。第四部分:提出一种多子光束相干发射方案提高激光对远距离小目标的探测能力。将光源发出的光束分为若干子光束平行发射,由于子光束来自同一单纵模激光源,具有很好的相干性,因此它们在目标面上产生干涉主峰,用此干涉主峰进行探测。目标越小,此方案相对于直接发射的优势越突出。计算结果表明:子光束在目标面上产生干涉主峰,理想情况下峰值光强为直接发射的subN（subN为子光束数目）倍。给出了系统设计中所允许的光束间距;设计中还应适当压缩发散角,增大目标上的总功率。发射镜位置和角度抖动使得光斑畸变、光强闪烁,为获得稳定的干涉主峰,发射镜的位移控制精度需达到0.1λ（光波长）、角度控制精度需达到0.2θdiv（发散角）;目标面上干涉峰可以比直接发射小一个数量级,从而提高探测的空间分辨率。
方欣[10]（2012）在《钠测温测风激光雷达的研制及重力波动量通量的探测》文中研究表明中高层大气温度和风场是描述中高层大气特性的重要参数,对研究中高层大气潮汐波、重力波、行星尺度波以及波与波之间的相互作用,中高层大气环流和温度结构具有非常重要意义。目前,国内对中高层大气的温度和风场探测比较匮乏,主要是借助流星雷达进行中高层大气风场的探测。激光雷达作为一种新型的探测手段逐步成为大气遥感领域不可或缺的工具。本论文以高光谱分辨率激光雷达技术为基础,详细阐述了我国首台经过国内外专家鉴定的高光谱分辨率钠测温测风激光雷达的成功研制,并利用该激光雷达观测的大气温度和风场数据,研究了中间层顶区域半日潮汐波与重力波动量通量。全文共分两部分：第一部分为综述和原理部分,包括两章。第一章主要介绍了大气成分及大气层结的基础知识、大气温度及风场的测量方法和钠荧光激光雷达国内外发展动态等。第二章以激光雷达大气探测技术为基本理论,阐述了钠荧光测温测风激光雷达的方程,结合钠原子超精细光谱结构和荧光光谱知识,详细叙述了高光谱分辨率钠荧光激光雷达探测大气温度和风场的基本原理。第二部分为本人博士期间主要工作和研究成果,主要的研究工作如下：（1）作为骨干成员研制成功了我国首台经过国内外专家鉴定的高光谱分辨率钠测温测风激光雷达系统,详细论述了发射机、接收机和数据采集时序系统等关键技术的研制。发射机部分：采用半导体激光器泵浦环形染料激光器作为系统种子激光光源,研制了激光频率绝对锁定跟踪系统、三频激光产生器、脉冲染料放大激光器、自动准直系统等。接收机部分：设计了多维调整耦合装置,斩光盘系统等减少强回波信号影响和探测单元的非线性失真问题,并通过合理确定耦合光纤、透镜、滤光片和光电探测器参数,提高了系统回波信号光子数的探测效率。数据采集时序系统中设计了时序控制系统,自主开发了数据采集软件,实现了回波信号的连续自动采集。（2）开展了高光谱分辨率钠激光雷达探测中间层顶大气温度和风场垂直分布的实验研究。详细阐述了自动数据处理程序从三频回波信号中反演80-105km高度范围的大气温度和风场的垂直廓线的过程。（3）钠激光雷达探测的大气温度廓线与TIMED （Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics）卫星搭载的SABER （Sounding of the atmosphere using Broadband Emission Radiometry）仪器观测结果进行了对比,结果显示两种仪器观测的温度廓线基本一致。大气风场的观测结果与位于纬度接近相同距离约300km的武汉流星雷达的观测结果进行了对比,两者吻合较好,且两种观测仪器均探测到明显的相位向下传播的潮汐波结构。这表明钠激光雷达探测的大气温度和风场垂直廓线是合理的和可靠的。（4）利用钠激光雷达探测的大气温度和风场数据,我们初步研究了中间层顶区域半日潮汐波的结构。对2011年12月3日的数据分析结果表明,纬向风半日潮汐幅度在98km高度约45m/s,垂直波长约28km,经向风半日潮汐幅度约50m/s,垂直波长约25km,温度半日潮汐幅度在98km高度约24K,垂直波长约24km。风场半日潮汐和武汉流星雷达观测的结果进行了对比,钠激光雷达探测的幅度大于武汉流星雷达探测的结果。在90km附近,我们探测到较为明显的相位变化。垂直波长较短以及相位变化均暗示了可能是由于重力波耗散和破碎引起的。（5）中间层顶区域重力波动量通量的探测对中高层大气动力学的研究具有非常重要的科学意义。我们利用双光束（向东和向西离天顶角20°）的探测方式,实现了重力波纬向动量的垂直通量探测,其数值基本在-10m2s-2-10m2s-2之间。我们发现了重力波动量通量和纬向平均风的存在正相关和负相关特征。正相关特征可能是由于重力波在观测高度以下经历了反向的风剪切后,造成动量通量增加。而负相关特性是由于纬向平均风风剪切对重力波波谱的过滤作用,和风剪切方向一致的重力波动量通量会逐渐减小,而和风剪切方向相反的动量通量会增加。由于潮汐波直接调制了纬向风剪切方向的变化,重力波的耗散和破碎也必然可以造成潮汐波在短期内的剧烈变化。相反,潮汐波的变化也会进一步导致重力波动量通量及其散度的变化。
二、尾波场中传播的激光脉冲的频率漂移（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、尾波场中传播的激光脉冲的频率漂移（论文提纲范文）
（1）基于四波混频效应的激光制冷特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 国内外激光制冷的研究现状 |
| 1.3 基于四波混频效应的激光制冷理论 |
| 1.4 利用光抽运的冷却原子 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 四波混频过程中的基本关系 |
| 2.1 二能级原子系统的能级分裂 |
| 2.2 光场中的二能级原子系统的受力分析 |
| 2.2.1 量子力学的三种基本绘景 |
| 2.2.2 二能级系统的非线性响应 |
| 2.3 四波混频过程中辐射场对原子系统的作用力 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光场与理想二能级原子的相互作用 |
| 3.1 二能级原子混频的响应 |
| 3.2 二能级原子系统的集居数反转 |
| 3.3 光场与二能级原子系统的相互作用力 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光抽运在激光制冷中的基本关系 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光抽运 |
| 4.2.1 光抽运制冷的原子理论 |
| 4.2.2 原子的抽运方法 |
| 4.3 稀土离子的激光制冷理论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 固体材料的制冷理论分析 |
| 5.1 抽运功率对固体材料制冷的影响 |
| 5.2 固体材料的量子效率在制冷中过程中的影响 |
| 5.3 背景吸收系数与固体样品材料制冷的关系 |
| 5.4 量子效率和背景吸收系数对固体材料制冷的共同作用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（2）等离子体中相对论电磁孤波及调制不稳定性的数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 等离子体物理基础 |
| 1.2 激光与等离子体相互作用 |
| 1.3 等离子体中相对论电磁孤波及调制不稳定性的研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究方法 |
| 1.5 本论文的主要研究内容及结构安排 |
| 第二章 相对论电磁孤波传播动力学及稳定性的PIC模拟 |
| 2.1 理论模型 |
| 2.2 电磁包络孤波 |
| 2.3 调制不稳定性 |
| 2.4 PIC模拟结果及分析讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 等离子体中调制不稳定性的PIC模拟 |
| 3.1 PIC模拟方法 |
| 3.2 PIC模拟结果及分析讨论 |
| 3.3 不同等离子体密度下的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 总结展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（3）基于相位变化线性分布的Φ-OTDR定量测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 常用符号描述 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光纤传感技术概述 |
| 1.1.1 光纤传感技术的特点和分类 |
| 1.1.2 全分布式光纤时域反射传感技术概述 |
| 1.2 相位光时域反射仪的研究进展 |
| 1.2.1 基于瑞利散射光的时域探测技术的发展 |
| 1.2.2 相位光时域反射仪定量测量的研究进展 |
| 1.3 本论文的选题背景和主要工作 |
| 1.3.1 本论文的选题背景 |
| 1.3.2 本论文的主要工作 |
| 第2章 相位光时域反射仪定量测量的原理 |
| 2.1 光时域反射仪的原理 |
| 2.1.1 背向瑞利散射光的数学模型 |
| 2.1.2 光时域反射仪的定位方法 |
| 2.2 相位光时域反射仪散射信号的探测方式 |
| 2.2.1 相干探测方式分析 |
| 2.2.2 直接探测方式分析 |
| 2.2.3 探测方式对比分析 |
| 2.3 相位光时域反射仪定量信号的解调方式 |
| 2.3.1 正交解调分析 |
| 2.3.2 希尔伯特解调分析 |
| 2.3.3 三端口耦合器解调分析 |
| 2.3.4 解调方式对比分析 |
| 2.4 相位光时域反射仪的定量模型和线性特征 |
| 2.4.1 瑞利散射信号的相位 |
| 2.4.2 相位变化沿光纤长度方向的线性特征 |
| 2.4.3 激光器的频率稳定性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 优选检测参量动态测量的设计 |
| 3.1 基于线性特征的优选检测参量 |
| 3.1.1 光源频漂影响的分析 |
| 3.1.2 优选检测参量的确定 |
| 3.1.3 系统噪声分析 |
| 3.1.4 数据拟合方法 |
| 3.2 检测参量的提取和相位变化的分布特征 |
| 3.2.1 实验方案的设计 |
| 3.2.2 相位数字正交解调原理 |
| 3.2.3 实验数据处理结果 |
| 3.2.4 相位变化的分布特征 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于相位变化累积效应的后续事件精确求解 |
| 4.1 后点扰动事件的外延差分测量 |
| 4.1.1 外延差分方案 |
| 4.1.2 拟合数据的预处理 |
| 4.1.3 实验方案的设计及数据处理结果 |
| 4.2 基于相位相关精确分辨事件技术的研究 |
| 4.2.1 一维相位相关分辨事件的原理 |
| 4.2.2 一维相位相关分辨事件的数据处理 |
| 4.2.3 二维相位相关分辨事件的原理 |
| 4.2.4 二维相位相关分辨事件的数据处理 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于双频光相位特征的相位解缠绕 |
| 5.1 基于同步双频光的定量测量分析 |
| 5.1.1 实验方案的设计 |
| 5.1.2 双频光相位数字正交解调原理 |
| 5.1.3 实验数据处理结果 |
| 5.1.4 光频差影响解相的分析 |
| 5.2 基于辅助光进行相位解缠绕的研究 |
| 5.2.1 方案原理分析 |
| 5.2.2 实验方案的设计 |
| 5.2.3 实验数据处理结果 |
| 5.3 基于静态参考进行相位解缠绕的研究 |
| 5.3.1 方案原理分析 |
| 5.3.2 实验方案的设计 |
| 5.3.3 实验数据处理结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 本文的创新性工作 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间公开的成果 |
| 参考文献 |
（4）1550nm全光纤相干激光测风雷达技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景与意义 |
| 1.2 测风工具的发展 |
| 1.3 激光测风雷达的研究意义 |
| 1.3.1 提高航空航天的安全性 |
| 1.3.2 智能风电设备 |
| 1.3.3 风力能源的可行性评估 |
| 1.4 研究进展 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内进展 |
| 1.5 相干激光测风雷达的发展趋势 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第二章 相干测风雷达系统的技术原理 |
| 2.1 相干激光测风雷达原理 |
| 2.1.1 光的多普勒效应 |
| 2.1.2 相干探测原理 |
| 2.1.3 风速矢量反演 |
| 2.2 相干激光测风雷达的性能参数 |
| 2.2.1 激光雷达公式 |
| 2.2.2 风速分辨率 |
| 2.2.3 距离分辨率 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 全光纤相干激光测风雷达系统的设计 |
| 3.1 相干激光测风雷达波长的选取 |
| 3.2 全光纤激光测风雷达的系统光路 |
| 3.2.1 共轴全光纤系统光路图设计 |
| 3.2.2 保偏光纤 |
| 3.2.3 保偏光纤的维护 |
| 3.3 雷达发射系统 |
| 3.3.1 激光器 |
| 3.3.2 光纤环形器 |
| 3.3.3 光纤耦合器 |
| 3.3.4 平衡探测器 |
| 3.4 望远镜系统 |
| 3.4.1 准直器 |
| 3.4.2 天文望远镜 |
| 3.5 信号处理系统 |
| 3.5.1 高速采集卡 |
| 3.6 本章总结 |
| 第四章 全光纤相干激光测风雷达的实验研究 |
| 4.1 硬目标测距实验 |
| 4.2 硬靶测速实验 |
| 4.3 模拟水汽测速 |
| 4.4 实际大气风速测量 |
| 4.5 本章总结 |
| 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（5）基于氮化铝压电薄膜的声表面波（SAW）高温力学传感器研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究课题的背景与意义 |
| 1.2 高温压力传感器技术的研究现状 |
| 1.2.1 多晶硅中高温压力传感器 |
| 1.2.2 SOI高温压力传感器 |
| 1.2.3 SiC高温压力传感器 |
| 1.2.4 共烧陶瓷高温压力传感器 |
| 1.2.5 光纤高温压力传感器 |
| 1.3 高温应变传感器技术的研究现状 |
| 1.3.1 电阻式高温应变计 |
| 1.3.2 电容式高温应变计 |
| 1.3.3 光纤高温应变传感器 |
| 1.4 声表面波技术与声表面波高温力学传感器 |
| 1.4.1 声表面波与声表面波器件 |
| 1.4.2 声表面波高温力学传感器的研究现状 |
| 1.5 论文主要内容与章节编排 |
| 2 固体中的声波传输理论 |
| 2.1 弹性理论 |
| 2.1.1 应力张量 |
| 2.1.2 应变张量 |
| 2.1.3 应力与应变间的关系—广义胡克定律 |
| 2.2 压电效应 |
| 2.3 固体中的声波 |
| 2.3.1 固体中声波传播的波动方程 |
| 2.3.2 体声波 |
| 2.3.3 瑞利波 |
| 2.3.4 兰姆波 |
| 2.4 有限元仿真原理 |
| 2.5 小结 |
| 3 声表面波压力/应变传感器的芯片设计与有限元仿真 |
| 3.1 传感器芯片的测试原理与芯片结构 |
| 3.1.1 压力传感器的测试原理与芯片结构 |
| 3.1.2 应变传感器的测试原理与芯片结构 |
| 3.2 传感器的温度补偿 |
| 3.2.1 对传感器进行温度补偿的必要性 |
| 3.2.2 常用的温度补偿方法 |
| 3.2.3 压力传感器的双通道温度补偿方案 |
| 3.2.4 应变传感器的双通道温度补偿方案 |
| 3.3 传感器芯片的谐振器设计 |
| 3.3.1 电极指条宽度与指条间隔尺寸的确定 |
| 3.3.2 叉指换能器的参数设计 |
| 3.3.3 反射栅栅条数的确定 |
| 3.3.4 叉指换能器与反射栅间距离的确定 |
| 3.3.5 电极材料的选择 |
| 3.4 传感器芯片的有限元仿真 |
| 3.5 小结 |
| 4 声表面波传感器芯片的MEMS加工 |
| 4.1 AlN压电薄膜的晶体结构 |
| 4.2 AlN压电薄膜的制备与表征 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 磁控溅射工艺参数的影响 |
| 4.2.3 优化工艺参数下的AlN压电薄膜性能测试 |
| 4.3 AlScN压电薄膜的制备与表征 |
| 4.3.1 引言 |
| 4.3.2 优化工艺参数下的AlScN压电薄膜性能测试 |
| 4.3.3 AlScN压电薄膜的耐高温性能 |
| 4.4 基于MEMS工艺的芯片结构调整 |
| 4.5 传感器芯片的MEMS加工 |
| 4.5.1 SOI晶圆基片清洗 |
| 4.5.2 SOI晶圆双面热氧化 |
| 4.5.3 AlN压电层的制备 |
| 4.5.4 声表面波谐振器叉指换能器的制备 |
| 4.5.5 SiO_2抗氧化层的制备 |
| 4.5.6 开窗口与焊线盘的加工 |
| 4.5.7 背面深刻蚀硅支撑层 |
| 4.5.8 划片 |
| 4.6 小结 |
| 5 声表面波高温应变传感器的应变测试与分析 |
| 5.1 轴向拉伸变形理论、应变传感器的制作与应变测试平台搭建 |
| 5.2 声表面波应变传感器的谐振频率与声波模态 |
| 5.3 声表面波应变传感器在室温下的应变测试 |
| 5.3.1 声表面波应变传感器在室温下的应变测试 |
| 5.3.2 声表面波应变传感器的应变测试误差分析 |
| 5.4 声表面波应变传感器在高温下的应变测试 |
| 5.5 单芯片、双模态拍频法的高温应变测试 |
| 5.6 双芯片、单模态拍频法的高温应变测试 |
| 5.7 小结 |
| 6 声表面波高温压力传感器的压力测试与分析 |
| 6.1 声表面波压力传感器的制作与高温测试平台的搭建 |
| 6.1.1 声表面波压力传感器的制作 |
| 6.1.2 高温压力测试平台的搭建 |
| 6.2 声表面波压力传感器的谐振频率与声波模态 |
| 6.3 声表面波压力传感器在室温下的压力测试 |
| 6.3.1 声表面波压力传感器在室温下的压力测试 |
| 6.3.2 声表面波压力传感器的压力测试误差分析 |
| 6.4 声表面波压力传感器在高温下的压力测试 |
| 6.5 双芯片、单模态拍频法的高温压力测试 |
| 6.6 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读学位期间发表论文情况 |
| B.作者在攻读学位期间申报专利情况 |
| C.攻读博士学位期间参与的相关课题 |
（6）基于激光等离子体尾波场的电子加速与辐射研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光尾波场的产生 |
| 1.2.1 线性等离子体波 |
| 1.2.2 非线性等离子体波 |
| 1.2.3 空泡机制的等离子体波 |
| 1.3 激光尾波场加速中电子的捕获与注入 |
| 1.4 激光尾波场加速中的激光导引 |
| 1.4.1 相对论自聚焦光导引 |
| 1.4.2 等离子体通道光导引 |
| 1.5 基于激光尾波场加速的辐射产生机制 |
| 1.5.1 基于等离子体波荡器的betatron辐射 |
| 1.5.2 基于传统波荡器的类同步辐射 |
| 1.5.3 基于光波荡器的非线性汤姆逊/康普顿散射 |
| 1.6 数值模拟 |
| 1.6.1 粒子模拟 |
| 1.6.2 辐射模拟 |
| 1.7 本论文选题依据与主要内容安排 |
| 第二章 基于激光尾波场的电子加速研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光尾波场加速的级联方案 |
| 2.2.1 研究背景 |
| 2.2.2 激光在弯曲等离子体通道中的传输 |
| 2.2.3 通过弯曲等离子体通道实现的激光尾波场加速多级耦合 |
| 2.2.4 工作小结 |
| 2.3 激光尾波场边界层电子动力学 |
| 2.3.1 研究背景 |
| 2.3.2 尾部波 |
| 2.3.3 侧面波 |
| 2.3.4 弓形波 |
| 2.3.5 边界层电子导致的驱动激光能量损失 |
| 2.3.6 边界层电子的潜在应用 |
| 2.3.7 工作小结 |
| 2.4 尾波碰撞产生的电子注入和加速 |
| 2.4.1 背景介绍 |
| 2.4.2 实验方案及数据 |
| 2.4.3 数值模拟与分析 |
| 2.4.4 工作小结 |
| 2.5 本章总结 |
| 第三章 基于激光尾波场的辐射产生研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于厘米级等离子体通道的高度可调谐类同步辐射源 |
| 3.2.1 研究背景 |
| 3.2.2 等离子体通道中激光和电子束的运动 |
| 3.2.3 受控类同步辐射的产生 |
| 3.2.4 工作小结 |
| 3.3 基于激光等离子体螺旋波荡器的可调谐X射线源 |
| 3.3.1 研究背景 |
| 3.3.2 激光和电子束的螺旋运动 |
| 3.3.3 螺旋等离子体波荡器的辐射 |
| 3.3.4 工作小结 |
| 3.4 高阶非线性多光子汤姆逊散射 |
| 3.4.1 背景介绍 |
| 3.4.2 远场辐射分布研究 |
| 3.4.3 辐射谱研究 |
| 3.4.4 工作小结 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 全文总结 |
| 4.2 工作展望 |
| 附录A 主要程序源代码 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（7）基于双波长外腔共振的高效频率上转换理论与实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 频率上转换的发展现状 |
| 1.2 频率上转换的实现方式 |
| 1.2.1 单通频率上转换 |
| 1.2.2 腔增强频率上转换 |
| 1.3 双波长外腔共振技术的应用现状 |
| 1.4 本文的主要内容与结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 双波长外腔共振频率上转换的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 频率上转换中三波耦合方程的求解 |
| 2.2.1 稳态耦合波方程 |
| 2.2.2 瞬态耦合波方程 |
| 2.2.3 曼莱-罗威关系 |
| 2.2.4 三波耦合方程的小信号解 |
| 2.2.5 抽运不消耗近似解 |
| 2.2.6 基于椭圆积分的精确解 |
| 2.3 频率上转换的非经典理论 |
| 2.4 准相位匹配与PPLN晶体 |
| 2.5 谐振腔基本理论及腔参数的优化 |
| 2.6 激光到外腔的模式匹配 |
| 2.7 腔增强频率上转换效率的计算 |
| 2.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 双波长外腔共振频率上转换的实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双波长外腔频率上转换的实验装置 |
| 3.3 双波长外腔共振的频率锁定 |
| 3.3.1 伺服回路基本原理 |
| 3.3.2 伺服控制控制回路参数的选择原则 |
| 3.3.3 级联频率锁定的实现 |
| 3.4 实验结果 |
| 3.4.1 锁频结果 |
| 3.4.2 晶体的最佳频率上转换温度测量 |
| 3.4.3 转换效率的测量 |
| 3.5 脉冲体制频率上转换 |
| 3.5.1 脉冲激光与外腔锁频原理 |
| 3.5.2 锁定稳定性的评估 |
| 3.5.3 实验装置 |
| 3.5.4 实验结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 弱光高效频率上转换研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 弱光高效频率上转换装置的参数优化 |
| 4.2.1 UDPA条件下转换效率计算的简化 |
| 4.2.2 单共振频率上转换测量Pmax |
| 4.2.3 外腔参数优化的理论模拟 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 反射腔模测量阻抗匹配度 |
| 4.3.2 基于腔反射信号的Pmax测量与拟合 |
| 4.3.3 腔增强的信号光转换效率 |
| 4.4 转换效率测量误差修正 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 双波长外腔共振和频激光的输出特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验参数优化的理论计算 |
| 5.2.1 UDPA近似解与精确解的误差分析 |
| 5.2.2 高功率信号光的高效转换理论模拟 |
| 5.2.3 高效转换功率范围的计算 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 转换效率特性 |
| 5.3.2 输出激光的稳定性与噪声特性 |
| 5.3.3 M~2因子的测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况 |
（8）飞秒激光表面纳米结构化的表面双等离子共振机制的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 物体微纳米结构化表面的超常特性 |
| 1.1.1 结构化特征表面的减阻特性 |
| 1.1.2 结构化特征表面的自洁特性 |
| 1.1.3 结构化特征表面的超吸收特性 |
| 1.2 材料表面周期性结构的激光制备及其特点 |
| 1.2.1 脉冲激光诱导表面周期性结构的特点 |
| 1.2.2 早期对脉冲激光诱导表面结构形成机制的研究 |
| 1.2.3 飞秒激光诱导表面微纳米结构的模式 |
| 1.3 飞秒激光表面纳米结构化相关机制的讨论 |
| 1.3.1 表面等离子激元与入射激光的耦合机制 |
| 1.3.2 表面初始粗糙度的诱导机制以及对表面结构形成的影响 |
| 1.3.3 电子-声子耦合与电子散射效应的诱导机制 |
| 1.3.4 大尺寸周期性表面纳米结构的三步模型 |
| 1.3.5 受激拉曼后向散射的诱导机制 |
| 1.4 论文的研究内容及结构 |
| 第2章 飞秒激光表面纳米结构化的实验结果及其规律 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 表面结构周期对激光参数的依赖性 |
| 2.2.1 对激光通量的依赖性 |
| 2.2.2 对激光脉冲数的依赖性 |
| 2.2.3 对激光波长的依赖性 |
| 2.2.4 对激光扫描速度及重复扫描次数的依赖性 |
| 2.3 表面结构周期与激光入射角及偏振方向的关系 |
| 2.3.1 激光入射角对表面周期结构的影响 |
| 2.3.2 入射激光偏振方向对表面周期结构的影响 |
| 2.4 表面结构周期对材料性质的依赖性 |
| 2.5 表面结构深度与激光及材料参数的依赖规律 |
| 2.5.1 表面结构烧蚀率随激光通量的变化 |
| 2.5.2 表面结构深度随激光脉冲数的变化 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 飞秒激光与固体材料相互作用的物理基础 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 飞秒激光场作用下的电子电离与能量吸收 |
| 3.2.1 电子电离与等离子体的产生 |
| 3.2.2 电子能量吸收及其定标关系 |
| 3.3 电子加热及其温度的定标关系 |
| 3.4 表面等离子体波及波-波耦合方程 |
| 3.4.1 小结 |
| 第4章 锁相STPR产生表面纳米结构化的物理机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 锁相的表面双等离子共振 |
| 4.3 锁相STPR烧蚀和表面结构周期的形成 |
| 4.3.1 锁相STPR导致的库伦烧蚀 |
| 4.3.2 表面条纹 (光栅) 结构周期定标公式的推导 |
| 4.4 锁相STPR烧蚀机制的实验证实 |
| 4.4.1 表面等离子体态寿命的时间分辨实验验证 |
| 4.4.2 表面条纹 (光栅) 结构周期定标公式的实验验证 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 锁相STPR烧蚀产生表面纳米结构化的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 STPR烧蚀导致的表面层雕效应 |
| 5.3 金属表面亚波长周期性结构的脉冲扫描快速制备 |
| 5.3.1 飞秒脉冲扫描诱导表面纳米结构化实验的参数依赖性 |
| 5.3.2 飞秒脉冲扫描进行大面积表面纳米结构的快速制备 |
| 5.4 非平面金属表面亚波长结构的脉冲扫描快速制备 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 结论与工作展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的和完成的学术成果 |
| 致谢 |
（9）探测用激光光源中的若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光的特性 |
| 1.2 二极管抽运固体激光器 |
| 1.3 二极管抽运单纵模固体激光器 |
| 1.4 探测用激光光源 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 端面抽运固体激光器的频率及其不稳定性 |
| 2.1 端面抽运固体驻波激光器的纵模 |
| 2.1.1 驻波腔的纵模和光场 |
| 2.1.2 驻波腔多纵模振荡模型 |
| 2.2 端面抽运行波激光器的纵模 |
| 2.3 端面抽运固体激光器的频率漂移 |
| 2.3.1 谐振腔失谐引起的损耗 |
| 2.3.2 频率的漂移 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 端面抽运固体激光器的热效应 |
| 3.1 面热源自适应调整算法 |
| 3.1.1 稳态热传导方程和边界条件 |
| 3.1.2 温度场计算的格林函数法 |
| 3.1.3 面热源自适应调整算法 |
| 3.2 粗糙面接触传导散热条件下温度场的计算 |
| 3.2.1 粗糙面导热联结模型 |
| 3.2.2 激光介质温度场的计算 |
| 3.2.3 计算结果与分析 |
| 3.3 粗糙面接触传导散热时的热效应 |
| 3.3.1 相位差的随机起伏 |
| 3.3.2 振荡光的热致衍射损耗 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 环形腔的声光调制自注入锁定理论 |
| 4.1 声光效应 |
| 4.1.1 布拉格衍射 |
| 4.1.2 衍射光的多普勒（Doppler）频移 |
| 4.1.3 多普勒频移对布拉格角的影响 |
| 4.2 环形腔中的声光衍射 |
| 4.2.1 声光互作用耦合波方程 |
| 4.2.2 环形腔中的布拉格衍射 |
| 4.3 自注入锁定过程仿真研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 自注入锁定激光实验 |
| 5.1 实验系统 |
| 5.1.1 抽运源 |
| 5.1.2 激光晶体Nd:YAG |
| 5.1.3 光谱匹配 |
| 5.1.4 抽运光耦合系统 |
| 5.2 自注入锁定实验 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 多子光束相干发射小目标探测方案 |
| 6.1 方案的提出 |
| 6.1.1 激光对小目标的探测 |
| 6.1.2 多子光束相干发射方案 |
| 6.2 目标面上干涉效果分析 |
| 6.2.1 目标面上子光束叠加模型 |
| 6.2.2 发射系统结构 |
| 6.2.3 目标面上光强分布 |
| 6.2.4 探测距离 |
| 6.2.5 光束发散角的影响 |
| 6.2.6 光束偏振方向的影响 |
| 6.3 光斑闪烁与控制 |
| 6.3.1 发射镜位置抖动 |
| 6.3.2 发射镜角度抖动 |
| 6.4 单纵模激光在多子光束相干发射方案中的应用 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 论文的主要研究结果 |
| 7.2 论文的主要创新点 |
| 7.3 今后工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）钠测温测风激光雷达的研制及重力波动量通量的探测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 大气成分 |
| 1.2 大气分层特征 |
| 1.3 大气温度和风场及其测量方法 |
| 1.3.1 大气温度和风场基本概念 |
| 1.3.2 大气温度和大气风场测量方法 |
| 1.4 钠荧光激光雷达国内外发展动态 |
| 1.5 本章小结与论文内容结构 |
| 第二章 高光谱分辨率钠测温测风激光雷达探测原理 |
| 2.1 钠测温测风激光雷达基本方程 |
| 2.1.1 激光雷达探测基本原理 |
| 2.1.2 瑞利(Rayleigh)激光雷达方程 |
| 2.1.3 钠测温测风激光雷达方程 |
| 2.2 钠测温测风激光雷达探测大气温度和风场的基本原理 |
| 2.2.1 钠原子荧光光谱谱线 |
| 2.2.2 钠荧光光谱和温度、风场关系 |
| 2.2.3 钠原子微分吸收截面和后向散射截面 |
| 2.2.4 钠层中上行和下行透过率 |
| 2.2.5 温度比和风速比 |
| 2.2.6 二维校准曲线 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 高光谱分辨率钠测温测风激光雷达系统研制 |
| 3.1 发射机 |
| 3.1.1 连续种子激光光源确定 |
| 3.1.2 激光频率绝对锁定和自动跟踪系统研制 |
| 3.1.3 三频激光发生器研制 |
| 3.1.4 脉冲染料放大器研制 |
| 3.1.5 自动准直系统 |
| 3.2 接收机 |
| 3.2.1 接收望远镜及耦合器设计 |
| 3.2.2 高速斩光系统设计 |
| 3.2.3 耦合光纤、透镜和滤光片和光电探测器参数确定 |
| 3.3 数据采集系统和时序控制系统设计 |
| 3.3.1 数据采集系统 |
| 3.3.2 时序控制系统设计 |
| 3.4 接收观测站的设计方案 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 钠测温测风激光雷达探测中间层顶大气温度和风场 |
| 4.1 钠测温测风激光雷达的数据获取 |
| 4.1.1 钠测温测风激光雷达系统调整优化 |
| 4.1.2 信号采集获取 |
| 4.2 钠激光雷达探测大气温度和风场的数据处理方法 |
| 4.2.1 原始数据诊断及输入文件的产生 |
| 4.2.2 输入文件列表的产生 |
| 4.2.3 数据的预处理 |
| 4.2.4 大气温度、视线风场和钠原子密度的反演 |
| 4.2.5 视线风场修正 |
| 4.3 大气温度的探测结果与saber温度结果对比分析 |
| 4.3.1 温度探测结果 |
| 4.3.2 温度结果对比分析 |
| 4.4 风场的探测结果与武汉流星雷达对比分析 |
| 4.4.1 风场探测结果 |
| 4.4.2 风场结果的对比分析 |
| 4.4.3 钠测温测风激光雷达风场的多天实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 大气半日潮汐波和重力波动量通量的探测 |
| 5.1 半日潮汐波 |
| 5.1.1 潮汐波概述 |
| 5.1.2 大气潮汐波的分析方法 |
| 5.1.3 大气半日潮汐波的探测结果 |
| 5.2 重力波动量通量 |
| 5.2.1 重力波简介 |
| 5.2.2 重力波动量通量的探测方法 |
| 5.2.3 重力波动量通量的探测结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的论文 |
四、尾波场中传播的激光脉冲的频率漂移（论文参考文献）
- [1]基于四波混频效应的激光制冷特性研究[D]. 邹凌波. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]等离子体中相对论电磁孤波及调制不稳定性的数值模拟[D]. 刘调芳. 西北师范大学, 2020(01)
- [3]基于相位变化线性分布的Φ-OTDR定量测量技术研究[D]. 钟镇. 南京大学, 2020
- [4]1550nm全光纤相干激光测风雷达技术研究[D]. 柯天美. 安徽大学, 2019(07)
- [5]基于氮化铝压电薄膜的声表面波（SAW）高温力学传感器研究[D]. 窦韶旭. 重庆大学, 2018(09)
- [6]基于激光等离子体尾波场的电子加速与辐射研究[D]. 罗辑. 上海交通大学, 2018(01)
- [7]基于双波长外腔共振的高效频率上转换理论与实验研究[D]. 谭巍. 山西大学, 2017(02)
- [8]飞秒激光表面纳米结构化的表面双等离子共振机制的研究[D]. 宋海英. 北京工业大学, 2016(06)
- [9]探测用激光光源中的若干关键技术研究[D]. 连天虹. 西安电子科技大学, 2016(02)
- [10]钠测温测风激光雷达的研制及重力波动量通量的探测[D]. 方欣. 中国科学技术大学, 2012(01)