《摺疊型腔衰盪光譜系統中的紋波效應機理研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由譚中奇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：摺疊型腔衰盪光譜系統中的紋波效應機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：譚中奇
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
項目有關摺疊型腔衰盪光譜系統中紋波效應機理的研究，涉及到超低損耗高反膜套用中一些重要基礎性理論問題的分析，且有望探索出一種新型的高反膜特殊損耗項測量方法，因此具有重要的理論和現實意義。所謂紋波效應是指,隨著雷射波長的掃描，利用腔衰盪技術測得的摺疊腔損耗值出現周期性波動的一種特殊現象。項目從探究該效應產生機理的角度出發，主要研究內容包括：（1）基於矩陣算法和等效膜層概念，深入分析各種誤差因素對高反膜各損耗項光譜特性的影響；（2）基於光的干涉原理及光散射的標量、矢量場理論，系統研究不同狀態下高反膜內外光波場的分布特點及變化規律。研究目標是：（1）建立起普適性的高反膜損耗光譜特徵分析模型，為高反膜的鍍制和套用提供指導；（2）了解不同狀態下高反膜內外的光波場特點及變化規律，掌握由此導致的高反膜損耗光譜變化情況；（3）基於紋波效應探索一種新型的高反膜特殊損耗項測量方法，為其性能的標定提供一種新方法。
結題摘要
紋波效應是摺疊型腔衰盪光譜系統實驗研究中觀察到的一種特殊物理現象，其表現形式為：隨著光波長的掃描，利用腔衰盪技術測得的摺疊腔損耗值出現周期性波動。紋波效應的機理研究不僅涉及摺疊型腔衰盪光譜技術套用中系列問題的解決，而且有利於高反膜實際套用中一些重要基礎性問題的了解和掌握。 本項目研究從摺疊腔各損耗項的光譜特性分析入手，通過結合光譜分析及前期的實驗結果，將研究重點集中到摺疊高反鏡在諧振雙光束入射時的散射及吸收損耗上。基於標量及矢量散射場理論，分析了摺疊高反鏡表面及表面顆粒物的散射損耗光譜特點；基於等效膜層概念，建立起斜入射情況時多層介質光學薄膜存在表面粗糙度時的反射和透射模型，並利用多層膜層細分近似進行了理論驗證；通過分析摺疊高反膜內光場分布變化規律，研究了摺疊高反鏡處的吸收損耗光譜特點；利用等效吸收膜層的概念，建立了單光束入射時的高反膜損耗光譜特性分析模型；通過在等效吸收膜層中引入虛擬吸收區，建立了雙光束入射時的高反膜損耗光譜特性分析模型，並基於矩陣法編譯了相關仿真程式；最終確定紋波效應的產生機理：紋波效應源於摺疊腔內諧振雙光束在摺疊高反鏡處形成的干涉效應，具體為摺疊高反鏡表面非均勻分布的顆粒物在該干涉效應作用下發生的散射及吸收損耗周期性變化。 基於紋波效應的機理研究，提出通過增大摺疊角度以及保持摺疊高反鏡潔淨度來減弱紋波效應的方法；提出通過恆定摺疊高反鏡上諧振雙光束之間的相位差來消除紋波效應的方法；提出利用多橫模光強分布及對應損耗的測量分析，以及利用紋波效應實現高反膜非均勻損耗測量的方法。改進並搭建了多套腔衰盪光譜實驗系統；搭建了雙光束入射情況是的積分和微分散射測量系統；通過實驗驗證了理論分析以及所提方案的有效性；基於高品質法珀腔開展了雷射線寬壓窄及穩頻研究，利用精細度F=28200（光波長640nm）的摺疊型法珀腔將雷射二極體線寬壓窄6個數量級（由數GHz壓窄至約390 KHz），在低頻範圍內將雷射幅度噪聲抑制達30 dB；提出一種基於氣體膜盒的新型法珀腔穩頻方法並進行了實驗，將氦氖雷射器頻率成功鎖定在精細度為F=9161的微晶玻璃法珀腔諧振峰上，穩頻後的He-Ne雷射器頻率穩定度約為1E-10（τ=10 s）。
