Optimization of the pulse width and injection time in a double-pass laser amplifier
我们对输入脉冲宽度和注入时间进行了优化,以在双程激光放大器中获得尽可能高的输出脉冲能量。为此,我们扩展了修正的Frantz-Nodvik方程,使之同时包含了自发发射和泵浦能量的变化。输出脉冲的最大能量密度为2.4 J/ $cm^2$。当输入脉冲能量为1 J时,最大可放大输出脉冲能量为12.17 J,此时输入脉冲的最佳脉宽和注入时间分别为168 μs和10 μs,有效泵浦能量为8.84 J。
2018-05-03 physics.optics
Parametric optimization for an x-ray Free Electron Laser with a laser wiggler
本文优化了实验参数,使带有激光摇摆器的自由电子激光工作在埃区。我们表明,自放大自发发射(量子SASE)的量子制度可以达到与现实的参数。经典的SASE政权也进行了讨论,并与量子政权。
2006-11-23 physics.acc-ph physics.optics
Hybrid Optimization of Laser-Driven Fusion Targets and Laser Profiles
本文提出一种结合随机游走与贝叶斯优化的混合方法,用于解决激光驱动惯性约束聚变中因参数众多而难以精确匹配激光轮廓与靶结构的问题,有效提升了优化效率。
2023-05-23 physics.optics physics.plasm-ph
From ultra-noisy to ultra-stable: optimization of the optoelectronic laser lock
National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);University of Colorado Boulder(科罗拉多大学博尔德分校);Yale University(耶鲁大学)
通过光电激光锁定方法,实现超稳定激光系统,显著降低噪声并提升相位噪声性能,适用于低噪声微波生成、传感和卫星测距。
2025-05-20 physics.optics
Optimization of laser stabilization via self-injection locking to WGM microresonator
自注入锁定是一种动态现象,表示具有无源腔的振荡器的发射频率的稳定,该无源腔使得能够对振荡器腔进行频率滤波相干反馈。例如,半导体激光器到高品质因数(高Q)回音壁模式(WGM)微谐振器的自注入锁定可以导致激光器线宽的多个数量级的减小。这一现象在实验中得到了广泛的研究,但其详细的理论模型,允许提高稳定性能还不存在。在本文中,我们开发了这样一个理论。介绍了在实验中表征自注入锁定效率的5个参数,即后向散射效率、激光器与高Q腔之间的相位延迟、激光器与高Q腔之间的频率失谐、泵浦耦合效率、激光器与微谐振腔之间的光程长度。计算表明,与非最佳自注入锁定情况相比,激光线宽可提高两个数量级。我们提出的最佳自注入锁定制度的实验实现的建议。该理论模型提供了对自注入锁定的更深入的理解,有利于自注入锁定振荡器的多种实际应用。
2020-06-09 physics.optics
The design optimization and experimental investigation of the 4420 nm Raman laser based on hydrogen-filled revolver silica fiber
空芯旋转光纤的光学特性的数值研究取决于各种参数:空芯直径,毛细管壁厚度,毛细管之间的最小间隙的值,在包层中的毛细管的数量和玻璃的类型(二氧化硅和硫属化物)。初步的,类似的计算是空心光纤的简单模型。在此基础上,确定了用于拉曼激光频率转换(1560 nm ~ 4420 nm)的旋转光纤的最佳设计方案。实现了基于充氢旋转石英光纤的高效纳秒脉冲4420 nm拉曼激光器。量子效率高达36%,输出平均功率高达250 mW。
2018-02-16 physics.optics
Optimization of femtosecond laser processing in liquids
在本文中,我们分析了飞秒激光加工的金属在液体中寻找最佳条件可预测的烧蚀。入射激光脉冲被拉伸或压缩,自聚焦和散射在液体环境中的气泡和表面波上。讨论了这些效应对靶面激光强度分布的影响,并提出了最佳工艺参数。
2018-10-24 physics.app-ph physics.optics
Design optimization of passively mode-locked semiconductor lasers with intracavity grating spectral filters
我们考虑采用腔内光栅光谱滤波器的被动锁模两段式半导体激光器的设计优化。我们的目标是开发一种方法,找到最佳的波长位置的过滤器,以最大限度地提高该地区的稳定锁模作为一个功能的驱动电流和反向偏置的吸收部分。为了解释激光器两个部分中的材料色散,我们使用增益和吸收作为载流子密度和频率的函数的解析近似。拟合测量的增益和吸收曲线,然后提供输入的基础上的锁模激光器的大信号精确延迟微分模型的数值模拟。我们展示了如何为每个值的驱动电流和反向偏置电压的一组独特的模型参数可以选择的基础上的净增益沿分支的模型的稳态解的变化。我们证明了这种方法的有效性,通过展示数值模拟和测量的两部分法布里-珀罗激光器的电流-电压相空间之间的定性协议。然后,我们展示了如何适应这种方法,以确定一个最佳位置的光谱滤波器在一个名义上的设备具有相同的材料成分,基于目标锁定范围,并占模式的选择性的过滤器。
2014-05-29 physics.optics
Optimization of laser stabilization via self-injection locking to a whispering-gallery-mode microresonator: experimental study
半导体激光器对高品质因数微谐振腔的自注入锁定被广泛用于频率稳定和线宽窄化。我们构建了几个基于微谐振器的激光源,测量的瞬时线宽为1 Hz,并使用它们进行调查和实施的自注入锁定效应。我们分析和实验研究了稳定系数对可调参数,如锁定相位和耦合率的依赖关系。结果表明,精确控制的锁定相位允许微调所产生的频率从稳定的激光二极管。我们还表明,这是可能的,这样的激光源,实现快速连续和线性频率调制的注入电流调谐内的自注入锁定制度。我们概念性地演示了相干调频连续波激光雷达在10公里的距离使用这样的微谐振器稳定的激光二极管在频率啁啾制度和测量速度低至亚微米每秒在未调制的情况下。这些结果可能对尖端技术应用,如空间碎片监测和远距离物体分类、高分辨率光谱学及其他方面有意义。
2022-11-24 physics.optics
Femtosecond-laser-pulse characterization and optimization for CARS microscopy
本文提出了一种简单的方法和实验装置,在不增加自激振荡器的情况下,在相干反斯托克斯喇曼散射显微镜中完全确定了泵浦-探测脉冲和斯托克斯脉冲的特性。我们的方法利用延迟线,无处不在,在这样的显微镜,执行卷积的泵浦和探测和斯托克斯脉冲作为其相对延迟的函数,它是基于从一个适当的非线性样品发射的光子的检测。非共振四波混频和和频产生信号的分析允许检索样品上的脉冲持续时间和每个脉冲的啁啾。这方面的知识是至关重要的最大化CARS成像的光谱分辨率和对比度。
2016-01-25 physics.optics
Strongly-Mismatched Regime of Nonlinear Laser-Plasma Acceleration: Optimization of Laser to Energetic Particle Efficiency
为优化激光到粒子的能量效率,建立了一个自导引非线性激光-等离子体加速的强失配区模型,并将其应用于最近提出的激光正电子加速器。与匹配条件相比,强失配是由于入射激光光斑的尺寸远大于等离子体泡中激光有质动力和电子-离子电荷分离力平衡所需的尺寸。这有利于优化大的自注入电子电荷和超低的横向发射度。突出的签名的失配制度,强烈的光冲击激发和气泡伸长,验证使用多维粒子在细胞模拟。因此,这项工作揭示了一个普遍的制度,已被许多激光等离子体加速实验所青睐,并开辟了一个新的途径,为广泛的未来应用。
2018-12-16 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Fabrication-Aware Inverse Design of Nanophotonic Devices for 3D Laser-Nanoprinting
Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院)
本研究提出一种逆向设计方法,明确建模3D激光纳米打印的直接激光写入过程,在实验可用设计空间内优化,可预补偿制造特定效应并利用其提升纳米光子器件功能。
2026-08-20 physics.optics
An analytical formula for signal optimization in stimulated photon-photon scattering setup with three laser pulses
本研究针对三激光脉冲受激光子-光子散射探测装置,推导了基于入射脉冲多参数的信号光子角分布与总产额近似解析公式,并据此完成信号参数分析与优化。
2024-04-30 hep-ph physics.optics
Optimization method to eliminate the influence of the conical acoustic lens on the transmission of laser beam using ZEMAX
利用光学设计软件Zemax,基于几何光学和初级像差理论,讨论并提出了消除锥凹声透镜对光束传输影响的准直镜优化设计方法。通过数值仿真对标定镜优化前后的透镜系统成像进行了仿真:从仿真结果来看,标定镜优化后,系统的球差大大减小,。0度视场下光斑的均方根半径从993.842微米变化到8.091微米,几何半径从1000.98微米变化到11.087微米; MTF曲线明显改善,截止频率提高近15倍,0 °视场下子午方向和矢状方向的MTF值在0.9 ~ 1之间;所提出的准直镜优化方法对于大景深光声的研究具有重要的理论指导意义显微成像系统。
2020-11-02 physics.optics
Optimization of laser dynamics for active stabilization of DF--VECSELs dedicated to cesium CPT clocks
报道了在紧凑型原子钟框架下,用于铯原子相干布居俘获的双频垂直外腔面发射激光器(DF-VECSEL)的强度和相位差主动稳定的双伺服回路的实现和性能。同相完全相关泵浦的两个激光模式被确定为最佳方案的强度噪声降低,和一个分析模型允许的主动稳定策略的优化。将拍音光锁相到本振,在100 Hz处相位噪声低于-103 dBc/Hz。激光对时钟的短期频率稳定性的贡献被预测为与一秒内低于$σ_y = 5\,\times 10^{-13}$的目标艾伦偏差兼容。
2020-09-10 physics.ins-det physics.optics
Accelerated Design of Microring Lasers with Multi-Objective Bayesian Optimization
本研究结合高通量表征与多目标贝叶斯优化,加速设计低阈值高成品率的III-V族微环激光器,实现阈值降低1.6倍及100%激射成品率。
2024-11-07 physics.app-ph physics.optics
Data-driven Discovery for Robust Optimization of Semiconductor Nanowire Lasers
本研究通过分析55,516个纳米线激光器,发现腔体效应是性能关键,提出优化长度和端面反射率分布以实现鲁棒性能的通用路线图。
2024-09-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
HotLoop Optimization of Petawatt Laser Focal Spot via a Twin-Focus Scheme
State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, School of Physics, Peking University(北京大学物理学院核物理与技术国家重点实验室)
本文提出了一种双焦点方案,用于精确表征拍瓦飞秒激光脉冲的强度分布和波前,并利用该方法优化全功率下的焦点斑点,从而显著提高了激光质子加速实验中的截止质子能量。
2026-05-20 physics.optics physics.plasm-ph
A Simplified Model for Fast Optimization of Free-Electron Laser Oscillator
提出了一种简化的自由电子激光振荡器(FELO)模拟理论模型,该模型保留了主要物理过程。该理论模型不采用传统的宏观粒子采样方法,而是利用低增益理论解析计算波荡器中的光功率单程增益,并对腔内功率增长进行了合理的近似,简化了计算。更有效地完成了单通增益、功率增长、激光轮廓随时间的演化和腔体去相干的理论分析。给出了红外波长FELO和X射线FELO的计算结果。通过GENESIS和OPC仿真验证了理论模型的有效性。
2016-10-27 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Inverse saturable absorption mechanism and design optimization of mode-locked fiber lasers with a nonlinear amplifying loop mirror
从反向传播的两个光场经历微分相位延迟的角度出发,对带非线性放大环镜(NALM)的锁模光纤激光器的自启动进行了理论研究。尽管人们普遍认为NALM对连续波(CW)光和脉冲都表现出饱和吸收效应,但我们发现了一个与直觉相反的事实:在这两种情况下,交叉相位调制(XPM)导致微分非线性相移(NPSs)的符号相反,从而导致脉冲形成过程中的逆饱和吸收(ISA)。ISA不利于激光器锁模的自启动,可以通过在光纤环中引入非互易移相器来缓解。此外,还分析了增益光纤的位置、分光比、光纤环中的光衰减器等因素对差动放大和自启动过程的影响。这些结果有助于优化NALM的设计,降低高重复频率锁模光纤激光器的自启动阈值。
2022-11-28 nlin.PS physics.optics
Optimization of vacuum acceleration with radially polarized laser beams having phase aberrations
Université libre de Bruxelles (ULB)(布鲁塞尔自由大学)
研究径向偏振激光束中的球差如何优化真空电子加速,通过随机算法找到最佳像差分布,延长可用脉冲长度。
2026-06-17 physics.acc-ph physics.optics
Optimization of the geometrical stability in square ring laser gyroscopes
超灵敏的环形激光陀螺仪被认为是地球自转引起的广义相对论框架拖曳效应的潜在探测器:项目名称为GINGER(Gyroscopes IN广义相对论),这是一个地面三轴环形激光器阵列,旨在测量地球自转速率,精度为10^-14 rad/s。如今,大面积环形激光器已经非常接近必要的灵敏度和稳定性,这一雄心勃勃的目标已经触手可及。然而,需要对环形腔内的激光光路的几何稳定性进行严格的约束。因此,我们已经开始了一个详细的研究的光学腔的几何形状,以找到一个控制策略,其几何形状,可以满足规格的生姜项目。由于腔周界对于正方形配置具有固定点,因此我们确定了反射镜位置上的一组变换,这允许我们将激光束转向调整为正方形的形状。我们表明,一个正方形腔的几何稳定性大大增加,通过实施一个合适的系统来测量镜的距离,几何稳定性可以通过测量的两个对角线的绝对长度和周长的环。
2014-11-12 gr-qc physics.optics
Fringe Contrast characterization and optimization for Ring Laser Gyroscopes
本文针对异质结构环形激光陀螺仪镜面位置不固定导致的不需要的信号问题,提出利用条纹对比度进行数据选择,并建立对准与偏振贡献模型,在GP2原型上完成偏振校正、非平面性表征及离轴干涉光束测量。
2024-10-22 physics.ins-det physics.optics
Towards optimization of photonic-crystal surface-emitting lasers via quantum annealing
光子晶体面发射激光器(PCSEL)利用光子晶体内部的二维(2D)光学谐振产生激光,具有单模高功率工作和任意偏振控制等突出功能。尽管大多数PCSEL的先前设计采用空间均匀的光子晶体,但是如果优化光子晶体的空间分布变得可能,则预期可以进一步改善激光发射性能。在本文中,我们研究的结构优化的PCSELs通过量子退火向高功率,窄光束发散与线偏振操作。PCSEL的优化通过以下三个步骤的迭代来执行:(1)激光性能的时间相关3D耦合波分析,(2)经由因子分解机的激光性能的公式化,以及(3)经由量子退火的最优解的选择。通过使用这种方法,我们成功地发现了一个先进的PCSEL的带边频率和注入电流的非均匀空间分布,同时使更高的输出功率,更窄的发散角,和更高的线偏振比传统的均匀PCSELs。我们的研究结果可能表明量子退火的普遍适用性,到目前为止,量子退火主要应用于特定类型的离散优化问题,用于智能制造领域的各种物理和工程问题。
2022-09-24 physics.app-ph physics.optics
Thermal bistability-based method for real-time optimization of ultralow-threshold whispering gallery mode microlasers
提出了一种基于热双稳的超低阈值微激光器优化方法。当泵浦激光频率扫过泵浦谐振时,动态热双稳态减慢了功率变化。由此产生的线形状修改使得能够实时监测激光特性。我们证明了这种方法的功能化微球表现出亚微瓦激光阈值。这种方法被证实通过比较的结果与一步一步的记录在准静态的热条件。
2015-09-30 physics.optics quant-ph
AI Driven Laser Parameter Search: Inverse Design of Photonic Surfaces using Greedy Surrogate-based Optimization
Lawrence Berkeley National Laboratory(劳伦斯伯克利国家实验室);National Renewable Energy Laboratory(国家可再生能源实验室);University of California at Berkeley(加州大学伯克利分校)
本文提出一种基于随机森林和贪心预测探索策略的代理优化方法,用于光子表面激光制造参数的逆向设计,并在多个基准上验证了其优于其他优化算法的性能。
2024-06-20 cs.CE cs.LG math.OC
Enhancing Laser Surface Texturing through Advanced Machine Learning Techniques
Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS(弗劳恩霍夫材料与束技术研究所);Technische Universität Dresden(德累斯顿工业大学)
本文利用机器学习预测表面粗糙度,优化激光纹理处理工艺,提升效率与精度。
2026-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Optimization strategies for modulation transfer spectroscopy applied to laser stabilization
我们提出了一个一般性的分析,以确定最佳的调制参数的调制转移光谱方案。结果是普遍有效的,可以应用于光谱的任何原子物种只需要知识的有效线宽$Γ_{eff}$。具有优化的斜率和幅度的信号预测为大调制指数$M$和调制频率可比的光谱过渡的自然线宽。作为竞争性实际考虑的结果,$3 \le M \le 10$范围内的调制指数已被确定为最佳。这个参数制度是实验上可访问的设置的基础上的声光调制器。本文提出了一种用于铷D2谱线的优化信号。信号的形状和调制参数的依赖性是在非常好的协议与理论描述。提出了一种实现强抑制残余调幅的实验方法。基于优化的信号,我们证明了激光器的长期稳定性,在15小时内,激光线宽为150 kHz(平均16 s),频率稳定度为18 kHz(rms)。
2020-03-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Data-Driven Modeling of Directly-Modulated Lasers
针对直接调制激光器链路端到端优化需要解析可微信道的问题,提出并比较了基于机器学习技术的可微激光器模型。
2023-05-15 cs.IT eess.SP math.IT