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用列阵相机测SBS相位共轭保真度
何伟明;韩松魏;吕志伟
【期刊名称】《激光杂志》
【年(卷),期】2001(22)4
【摘要】为准确、方便地测量受激布里渊散射相位共轭保真度 ,根据保真度的光场相关函数定义,提出采用列阵相机测量光束远场能量角分布的方法,来测量保真度。
获得的测量结果与其它文献报道的结果一致。
【总页数】2页(P18-19)
【关键词】相位共轭保真度;列阵相机;SBS
【作者】何伟明;韩松魏;吕志伟
【作者单位】哈尔滨工业大学光电子技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN247
【相关文献】
1.光学元件列阵的准相位共轭特性 [J], 肖国华;宋如华
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5.光学元件列阵的赝相位共轭特性及其研究进展 [J], 宋如华
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高功率激光器上的SBS 脉冲压缩刘莉 吕志伟 何伟明 王骐提要提要：：对高功率激光器上SBS 脉冲压缩技术的研究工作进行了详细的回顾，比较了几种常用的SBS 脉冲压缩系统，总结了常用于脉冲压缩的几种物质的布里渊参数，并分析了SBS 脉冲压缩技术的可能的发展趋势。
关键词关键词：：受激布里渊散射(SBS)，脉冲压缩，高功率激光器SBS pulse compression on high-power laserLiu Li Lu Zhiwei He Weiming Wang Qi(Institute of Opto-Electronics,Harbin Institute of Technology, Harbin 150001)Abstract: A review is given of SBS pulse compression on high-pow er lasers.Several SBS pulse compressors are compared and Brillouin parameters of SBS mediums are generalized.At last,possible future research directions on SBS pulse compression are indicated.Key words ：stimulated Brillouin scattering(SBS), pulse compression, high-power lasers 自从Zel'dovich 报导用SBS 消除激光束波前畸变[1]以来，受激布里渊散射（SBS ）相位共轭技术是获得相位共轭光的重要手段，与其它非线性光学相位共轭技术相比，SBS 相位共轭镜（PCM ）具有结构简单、自泵浦的特点，以及实时产生相位共轭波、比较理想地修正任意波前畸变的独特能力。
1 SBS 脉冲压缩与SRS 脉冲压缩技术的比较受激拉曼散射（SRS ）与受激布里渊散射(SBS)是非线性光学中两种有效地压缩激光脉冲的方法。
量子信息处理中的量子态保真度与测量关键信息项1、量子态保真度的定义和计算方法2、测量量子态保真度的技术和工具3、影响量子态保真度的因素4、提高量子态保真度的策略和方法5、量子态测量的原理和方法6、测量误差的来源和控制7、量子态测量数据的处理和分析方法1、引言11 量子信息处理的背景和重要性12 量子态保真度与测量在量子信息处理中的关键作用2、量子态保真度21 量子态保真度的定义数学表达式和物理意义22 计算量子态保真度的方法基于密度矩阵的计算基于量子态投影的计算23 量子态保真度的度量标准绝对保真度和相对保真度平均保真度和最差保真度3、测量量子态保真度的技术和工具31 量子态层析技术原理和实现方法优点和局限性32 基于干涉的测量方法马赫曾德尔干涉仪的应用迈克尔逊干涉仪的应用33 量子测量仪器和设备单光子探测器超导量子比特探测器4、影响量子态保真度的因素41 环境噪声和退相干热噪声的影响电磁辐射引起的退相干42 量子操作的误差控制脉冲的不准确性量子门操作的失误43 测量过程中的干扰测量仪器的噪声测量对量子态的反作用5、提高量子态保真度的策略和方法51 量子纠错编码常见的量子纠错码类型纠错编码的实现和效果52 量子态的制备和操控优化优化量子比特的初始化精确控制量子操作的参数53 环境隔离和噪声抑制技术低温环境的应用电磁屏蔽的措施6、量子态测量61 量子态测量的原理波函数坍缩的概念测量基的选择62 常见的量子态测量方法投影测量弱测量63 测量结果的不确定性和统计分析测量误差的概率分布统计分析方法的应用7、测量误差的来源和控制71 系统误差仪器校准不准确实验设置的偏差72 随机误差量子涨落引起的误差环境噪声的随机影响73 误差控制的方法和技术多次测量平均误差校正算法8、量子态测量数据的处理和分析方法81 数据预处理噪声滤波数据归一化82 数据分析方法拟合和建模特征提取和模式识别83 结果的可视化和解释绘制量子态的图像对测量结果的物理意义解释9、结论91 总结量子态保真度与测量的重要性和研究成果92 对未来研究方向的展望和建议请注意，以上协议内容仅为示例，您可以根据具体需求进行修改和完善。
Teager 能量算子Teager 简介：Teager 能量算子(Teager Energy Operator ，TEO)是一个非线性算子，能够跟踪信号的瞬时能量。
美国科学家H ．M ．Teager 在研究非线性语音建模时，提出了一种简单的信号分析算法，记作Ψ，设有信号x(t)，则:Ψ[x(t)]=(dx(t)dt )2-x(t)dx 2(t)dt 2对一个作无衰减自由振动的线性振子的振动位移x(t)=Acos(ωc t+θ),有Ψ[x(t)]=Ψ（Acos(ωc t+θ)）=（A ωc )2又知该振子的瞬时总能量是一个常数，E=m (A ωc )22,m 为振子的质量，这个能与上式的Ψ运算结果只差一个常数因子m 2，故将这种Ψ算子称作Teager 算子。
Teager 能量算子提取包络线是对被测波形相邻的3个采样点进行计算，具有优良的时间分辨率，实现起来简单而快速，能实时跟踪被测信号波形变化。
闪变包络线的检测原理：电压波动信号表达式为：s(t)=(A 0+∑=mi 1A i cos(ωi t+θi ))cos(ω0t+θ0)设：A=A 0+∑=mi 1A i cos(ωi t+θi )，可得：s(t)=Acos(ω0t+θ0)根据电压闪变的消除方法，电压闪变实时检测的主要任务就是要计算出信号的包络A 。
Teager 能量算子具体算法：使用信号的一个采样，保证包络A 的唯一性，通过角度偏移器获得信号的三个样本。
原始信号S(t)=Acos(ωt+δ)，设θ=ωt+δ，则信号S(t)可以表示为S(t)=Asin(θ)，通过角度偏移器很容易得到信号的三个样本：S(t -)=Asin(θ-α)S(t)=Asin(θ)S(t +)=Asin(θ+α)式中：α表示偏移角，利用三角函数的计算公式得：S 2(t)-S(t -)*S(t +)=A 2sin 2(α)故Teager 能量算子定义为：TEO=A 2sin 2(α)故电压闪变的包络A=)(sin )S(t *)S(t -(t)S 2-2α+ 注意：当偏移角度小于40。
热库环境中两二能级原子的量子态保真度
邹艳;李永平
【期刊名称】《量子电子学报》
【年(卷),期】2014(31)6
【摘要】用全量子理论方法研究了环境的非马尔可夫效应、原子间的偶极相互作用以及原子的本征频率同腔模中心频率之间的失谐量对原子量子态保真度的影响。
研究表明:两原子初态处于纠缠态时,在非马尔可夫机制下,原子的量子态保真度可以达到较大的稳定值,特别是原子的本征频率同腔模中心频率有一定失谐量时,原子间的偶极相互作用可以明显地改进原子的量子态保真度。
无论热库环境有无马尔可夫效应,两原子初态处于分离态时,原子的保真度都不理想。
【总页数】6页(P728-733)
【关键词】量子光学;量子态保真度;全量子理论;热库环境;非马尔可夫效应;偶极相互作用
【作者】邹艳;李永平
【作者单位】德州学院物理与电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】O431.2
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布里渊放大器及其相位共轭研究
哈元清;杨经国
【期刊名称】《光散射学报》
【年(卷),期】1995(7)2
【摘要】布里渊放大器及其相位共轭研究哈元清，杨经国（四川大学物理系成都６１００６４）ＴｈｅＳｔｕｄｙｏｆＢｒｉｌｌｏｕｉｎＡｍｐｌｉｆｉｅｒａｎｄＩｔ’ｓＰｈａｓｅＣｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ￥ＨａＹｕａｎｑｉｎｇ；ＹａｎｇＪｉｎｇｇｕｏ（ＰｈｙｓｉｃｓＤｅｐａｒ...
【总页数】1页(P234)
【作者】哈元清;杨经国
【作者单位】四川大学物理系，成都610064;四川大学物理系，成都610064【正文语种】中文
【中图分类】TN722.32
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1.受激布里渊散射相位共轭激光组束规律 [J], 丁迎春;吕志伟;何伟明
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基于全相位Fourier变换的电力系统相量测量新方法
罗蓬;郝晓光;李铁成;王献志
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2017(054)020
【摘要】提出了一种基于全相位Fourier变换(apFFT)的电力系统相量测量新方法.该方法利用apFFT良好的抑制频谱泄露能力以及"相位不变性",实现了PMU装置快速、准确的相位估计,然后采用时移相位差谱校正法实现了频率以及幅度参数的估计.文中给出了算法具体的计算流程,并采用ARM9微处理器完成了新型PMU测量装置硬件设计.仿真实验表明,在无噪情况下本文方法接近于无偏估计,在参数估计的RMSE相同时,与传统算法相比,本文算法可提供7 dB左右的信噪比增益.
【总页数】5页(P100-104)
【作者】罗蓬;郝晓光;李铁成;王献志
【作者单位】国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021;国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021;国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021;国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021
【正文语种】中文
【中图分类】TM73
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1.基于基相量循环移位的基波相位和频率高精度快速检测方法 [J], 陈明凯;林琳
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3 国家高技术惯性约束聚变领域资助课题。
1997年6月23日收到原稿,1997年10月31日收到修改稿。
韩勇,男,1969年7月出生,学士,工程师基于“桶中能量法”的相位共轭保真度测量研究韩 勇 景 峰 丁 磊 刘 华 力一峥 张小民 满永在(中物院核物理与化学研究所,高功率激光技术研究室,成都525信箱80分箱,610003) 摘 要 给出了基于“桶中能量法”的相位共轭保真度测量原理、方法与结果。
通过对适当大小的空间滤波针孔能量透过率的直接测量可以得到相位共轭保真度并简单实现系数标定,给出了针孔大小的选择原则、系数标定方法和共轭保真度的计算公式以及单池受激布里渊散射相位共轭镜在几种条件下的实验结果,指明了这种方法的重要性与不足之处。
关键词 相位共轭保真度 桶中能量法 受激布里渊散射 近二十年来,基于多波混频和受激散射等光学相位共轭技术在照相平板印刷术、大气光学通讯和激光武器方面的应用受到广泛重视,尤其是基于后向受激布里渊散射(SB S )的相位共轭镜(PC M )以其简单高效的优点在惯性约束聚变(I CF )固体激光驱动器中已展现出潜在的应用前景,研究PC M 在复杂条件下的工作性能是对其结构和工作点等参数作出适当选择、优化系统设计的重要依据。
反射率和相位共轭保真度是评价PC M 性能最重要的参数,相对而言后者较难进行准确地测量,基于“桶中能量法”的相位共轭保真度测量方法可以较好地解决这一问题。
它是通过分别测量相位畸变补偿后的反射激光和相位畸变前的入射激光包含于衍射极限角内的能量占其全部能量之比实现的。
1 测量原理 相位共轭保真度(又称波前倒逆精确度)由规一化相关函数F = ∫E L E S d x d y 2∫ E L 2d x d y ∫ E S 2d x d y (1)定义,其中E L ,S 为入射激光与反射激光的复振幅。
当F =1时表示完善的相位共轭E S ∝E 3L 。
它反映了未受畸变的泵浦激光与再次通过畸变介质的反射激光光束质量的差别(或相位误差)。
由于直接测量激光的振幅与相位相当困难,我们使用相位的共轭参数F =e S (Η)e S e L (Η)e L(2)其中e S (Η)、e S 分别是经过畸变补偿后反射波包含在Η角内的能量和其全部能量;e L (Η)、e L 分别为受到畸变前入射波包含在Η角内的能量和其全部能量。
e L (Η) e L 和e S (Η) e S 分别是入射与反射激光能量的角含量对应值,即所谓的“桶中能量”。
众所周知,一个经过很好校正的薄透镜,其前后焦面的光分布互为傅里叶变换关系。
若考虑到透镜的有限孔径D ,并假设入射激光为单色平面波,那么经过透镜变换后,则焦平面上的能量角含量可以用瑞利公式描述 第9卷 第4期强激光与粒子束V o l .9,N o .4 1997年11月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E BEAM S N ov .,1997L (Ξ0)=2∫ka Ξ00x -1J 21(x )d x =1-J 20(ka Ξ0)-J 21(ka Ξ0)(3)其中k =2Π Κ;a =D 2;Ξ0=d 2f =Η 2为像平面上以几何像点为中心所作小圆的角半径,d 为小圆直径;J 0,1为零阶和一阶贝塞尔函数。
显然,完善相位共轭反射波的能量角容量必定等于L (Ξ0),此时F =1。
因此,通过选择适当大小的滤波小孔,可以较好地实现相位共轭参数的测量。
例如选择小孔直径d =1.220Κf a (爱里斑),2.233Κf a ,则对应的L (Ξ0)=e (Η) e ≈0.84,0.91。
对于实际光束和给定的小孔,通过实际测量入射波与反射波的角含量可得到相位共轭参数。
这种方法的实质是利用透镜的傅里叶变换特性通过比较可聚焦功率来获取入射和反射激光波面相关程度的信息的。
2 测量方法与实验结果 实验光路如图1所示。
单模N d :YL F 环形振荡器输出的20n s 调Q 激光脉冲经过光隔离器、预放大器和空间滤波器扩束后,光束(哈特曼板或剪切干涉仪检验波前曲率半径大于几百米)未畸变地注入到主放大器,受到主放大器或相位板的畸变后作为泵浦脉冲注入到相位共轭镜中,由于相位共轭效应,后向传播的Stokes 脉冲再次通过放大器或相位板后波面畸变得到有效补偿,又成为一束近衍射极限光束,其远场分布与入射的未畸变光束的远场分布类似,最后从偏振片倒出,构成一个含有相位共轭镜的双程放大系统。
F ig .1 System layou t of SBS phase con jugati on m easu rem en tM o :m aster o scillato r ;FR :Faraday ro tato r ;RA 5:N d :YL F rod amp lifier ;SF :spatial filter ;RA 16:N d :glass rod amp lifier ;R PP :random phase p late ;PC M :phase con jugati on m irro r ;M :m irro r ;P :po larizer ;D :diaph ragm ;P I N :p inho le ;W S :w edge ;C 1-C 4:calo ri m eters图1 SBS 相位共轭实验光路排布M O :主振荡器;FR:法拉第旋光器;RA 5:N d:YL F 预放大器;SF:空间滤波器;RA 16:磷酸盐钕玻璃放大器;R PP :随机相位板;PCM :相位共轭镜;M :反射镜;P :偏振片;D :光阑;P I N :滤波针孔;W S :尖劈;C 1～C 4:能量卡计 相位共轭参数的测量是通过空间滤波技术实现的。
滤波小孔一般根据入射激光的光束发散角适当选取,光束远场发散角可用列阵相机或CCD 相机对焦斑直接测量得到。
也可直接取为一个爱里斑大小;另一方面,为确保在高功率情况下不发生等离子体堵口效应,取样光要衰减到足够的程度(小于1010W c m 2),使用长焦透镜(如f =200c m )对于这个目的和针孔位置调整的方便是有利的,这是因为长焦透镜具有较大的焦斑直径(d =Ηf )和较大焦深范围(l f =784第4期韩 勇等:基于“桶中能量法”的相位共轭保真度测量研究2Ηf 2 a ,a 为光束半径,Η为发散角)。
小孔可用聚四氟乙烯或薄的不锈钢板等材料制作,直径可在显微镜下读出。
相位共轭参数规一化因子e L (Η) e L 是通过标定得到的,这是因为光源输出光束质量或波面一般偏离理想平面波以及很难精确制作一个给出尺寸和形状的小孔。
我们使用了一个直径495Λm 铜质小孔,略大于1倍衍射极限(467Λm )。
F ig .2 Experi m en tal arrangem en t fo r alignm em n t and calib rati on图2 相位共轭保真度F 测量光路和对中和定标光路 相位共轭保真度F 测量光路的对中和定标光路如图2所示。
为了确定滤波小孔的横向中心位置,即传播方向与入射激光相反的波阵面所对应的远场主瓣中心,我们可以利用后向Stokes 光的“背反射”特性,在主放大器前插入一个SB S池,使入射光在受到主放大器或相位板扰动之前就被反射,在CCD 监视器的配合下,两维调整滤波小孔,直至小孔四周的杂散光均匀分布并且卡计C 4与C 3的读数之比达到最大为止,此时孔的位置就可作为测量的基准。
移去上述插入物就可进行共轭参数测量。
测量完成后在上述相同位置插入一块反射镜,使入射光较准确地沿原路返回,重复上述调整小孔过程即可实现系数标定。
显然,此时得到的标定系数是两卡计相对标定系数、两臂衰减率不同引起的标定系数和入射波角含量因子三者的乘积,记为Γ,且Γ=e ’C 4e ’C 3(4)其中e ’C3、e ’C4分别为标定状态下卡计C 3、C 4的读数。
考虑了标定系数后的相位共轭保真度计算公式为F =(e C 4 e C 3) Γ(5)其中e C3、e C4分别为测量状态下卡计C 3、C 4的读数。
我们比较测量了单池PC M 在不同的聚焦参数和不同程度的相位畸变下能量反射率R 和相位共轭保真度随泵浦能量的变化关系。
当畸变很小时(图3(a )),反射率R 就如同理论预期的那样,基本上按照R =exp [G (1-R )-D ]单调增长。
其中G 为稳态小信号增益,D =25～30;而保真度F 在泵浦能量小于13mJ (约10倍阈值)时大于1,产生这种赝象是因为当泵浦水平较低时,以至于可能仅使焦斑主瓣的中心区域超过阈值,从而使反射光束获得一个比泵浦光束更小的发散角所致。
这也表明对于我们所用的相位共轭参数F >1和F <1均代表相位共轭不完善。
随着泵浦能量的增长,保真度逐渐降低,这是由于SB S 选择放大机制对自发布里渊散射噪声的分辨力下降造成的。
在放大器后方插入一片随机相位板(R PP )以增大畸变程度(图3(b )),在相同的泵浦水平下,反射率显著下降,而保真度在实验所用泵浦能量范围内较为稳定。
将聚焦透镜换成一个焦距仅15.4c m 的透镜后,反射率和保真度均类似于(b )。
为获得更宽的泵浦能量范围,将增益较小的RA 16替换成RA 40,得到了图3(d )的结果,随着泵浦能量的增长,反射率单调增长,保真度不稳定地下降。
另外,比较在测量保真度的空间滤波小孔的前后用0.2n s 响应时间的强流光电管和500M H z 示波器所捕获到的单帧时间波形(图4),我们可以定性看出相位共轭保真度的时域特性。
在后向Stokes 波的前沿相位畸变未能得到有效补偿,在Stokes 波的峰值功率处SB S 的相位补偿能力明显下降。
共轭保真度的时间起伏反映了SB S 过程的相位补偿能力敏感地依赖于泵浦功率。
884强激光与粒子束第9卷F ig .3 Experi m en tal energy reflectivity (so lid )and phase con jugati on fidelity(dashed )fo r a single cell again st inpu t pu lse energy(a )f =40c m ,no R PP ,RA 16;(b )f =40c m ,w ith R PP ,RA 16;(c )f =15.4c m ,w ith R PP ,RA 16;(d )RA 16doub le -passed amp lifier w as rep laced by a fou r -passed RA 40amp lifier ,f =40c m ,no R PP图3 PCM s 的能量反射率R (实线)和相位共轭保真度F (虚线)随泵浦能量E p变化曲线F ig .4 Experi m en tal tempo ral p rofiles m easu red in fron t of and beh ind the p inho le图4 相位共轭保真度的时域特性(滤波小孔前(左),滤波小孔后(右))3 结 论 我们的实验结果表明,基于“桶中能量法”的相位共轭保真度远场测量方法是可行的,当光束口径较小(小于几十mm )时具有较高的测量精度。
