激光方面的论文选题

吕彦飞，1976年2月出生于黑龙江省青冈县，博士，教授，博士生导师。2014年6月以云南大学优秀学科带头人层次引进到物理与天文学院工作，2015年8月入选云南省高端科技人才引进计划。目前主要从事激光物理、全固态激光及非线性光学频率变换技术，衍射光学元件设计及其在激光光学谐振腔中的应用，空心激光束的产生、控制和传播特性，以及纵波激光的研究。吕彦飞教授在激光与光电子技术领域进行了开拓性的科学研究与工程实践，取得了一批有创造性和较高国际影响力的研究成果。先后主持并完成国家级、省部级和横向等科研项目30余项，作为项目负责人获得的科研经费累计超过3000万元。以第一作者或通讯作者发表SCI学术论文70余篇，其中有12篇论文被ESI收录为高频被引论文（近十年在相应学科被引频次处于全球前1%的论文），被他引次数超过2500次，连续两年（2014和2015年）入围爱思唯尔发布的“中国高被引学者榜单”（“入围高被引学者榜单意味着该学者在其所研究领域具有世界级的影响力”）。获得授权国家发明专利11项（第一发明人）。获得省自然科学学术成果二等奖1项（排名第一），省科学技术二等奖1项（排名第一），中国科学院科研创新奖1项（排名第一），国防科技进步一等奖（排名第二）。目前担任国家自然科学基金委评审专家、国内外多种著名光学期刊（其中包括Optics Letters和Optics Express等）的审稿人。实验室地点：物理与天文学院3601和3602室电子邮件：………………………………………………………………………………………………………教育和工作经历：2014年06月至今云南大学，教授，博士生导师2013年09月－2014年06月长春理工大学（原长春光学精密机械学院）， 教授，博士生导师2006年03月－2013年08月长春理工大学，讲师，博士后，副教授2003年03月－2006年03月中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，光学专业，获理学博士学位2001年09月－2003年03月中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，光学工程专业，工学硕士（直博）1997年09月－2001年07月长春光学精密机械学院（现更名为长春理工大学），光学技术与光电仪器专业，获工学学士学位………………………………………………………………………………………………………获奖情况： 2016年，入选云南大学“青年英才培育计划”； 2015年，入选云南省高端科技人才； 2015年，入围中国高被引学者榜单； 2014年，入围中国高被引学者榜单； 2014年，省科学技术二等奖（排名第一）； 2011年，省自然科学学术成果二等奖（排名第一）； 2011年，中国优秀博士后； 2010年，中国百篇最具影响国际学术论文（排名第一）； 2010年，“大珩杯”光学期刊优秀论文奖（排名第一）； 2005年， 中国科学院科研创新奖（排名第一）。………………………………………………………………………………………………………主要研究方向： 激光物理、全固态激光及非线性光学频率变换技术； 衍射光学元件设计及其在激光光学谐振腔中应用； 空心激光束的产生、控制和传播特性； 纵波激光。………………………………………………………………………………………………………承担的主要科研项目：主持项目： 旋转对称偏振空心激光器的研究，国家自然科学基金-面上项目，经费：78万，在研； 基于纯相位衍射光学元件模式选择双半高斯空心激光器的研究，国家自然科学基金-面上项目，经费：76万，在研； 电光晶体透镜自适应热补偿与热调Q技术的研究，国家自然科学基金-青年项目，经费：28万，结题； 全固态轴对称偏振空心激光器研制，云南省高端科技人才引进计划项目，经费：325万，在研； 全固态反高斯旋转对称偏振空心激光器的研究，云南省应用基础研究计划重点项目，经费：50万，在研； 云南大学“青年英才培育计划”项目，经费：30万，在研。 全固态XX机理及XX研究，国家863计划项目（子课题），经费：70万（总经费800万），结题； XX激光XX研制，国家973计划项目（子课题），经费：120万（总经费2500万），结题； 动态补偿激光晶体热透镜技术的研究，中国博士后科学基金，经费：5万，结题； 高功率腔内热助推泵浦全固态589nm黄光激光器的研制，省科技厅重大科技成果转化项目，经费：300万，结题； 晶体透镜自适应补偿热透镜激光器，省科技厅专利转化项目，经费：50万，结题； 全固态准三能级腔内泵浦技术的研究，省青年科学基金项目，经费：10万，结题； 纯相位衍射光学元件应用于激光谐振腔的研究，省自然科学基金项目，经费：10万，结题； 基于表面等离子激元增强薄膜太阳能电池光吸收的研究，省教育厅项目，经费：5万，结题； XXXX激光器技术，中国兵器预研项目，经费：20万，结题； 885nm直接XXNd:YAG激光器，中国兵器预研项目，经费：19万，结题； 无基线光环成像被动光学测距方法及装置，专利转让项目，经费：100万，结题； 横向科研项目：主持横向科研20余项（包括军事、医疗、工业和科学研究等领域），总经费超过1500万元。

（1）高技术是指对人类社会的生产，生活方式和思维方式产生巨大影响的重大技术。我国的高新技术是指863计划中选择的对中国未来经济和社会发展有重大影响生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能源技术和新材料7个高技术领域内的新技术。1996年7月，国家科技领导小组批准将海洋高技术作为863计划的第八个领域。特点：中国高新技术产业开发区以智力密集和开放环境条件为依托，主要依靠国内的科技和经济实力，充分吸收和借鉴国外先进科技资源、资金和管理手段，通过实施高新技术产业的优惠政策和各项改革措施，实现软硬环境的局部优化，最大限度地把科技成果转化为现实生产力而建立起来的集中区域。 建设高新技术产业开发区，是中国经济和科技体制改革的重要成果，是符合中国国情的发展高新技术产普的有效途径。现阶段要进一步依靠体制创新和科技创新，强化功能建设，营造吸引优秀科技人员和经营管理者创新创业的良好环境，成为科技创新和产业化发展重要基地，在区域经济发展中发挥辐射和带动作用。（2）当代高新技术主要包括：（一）生物技术领域优质、高产、抗逆的动植物新品种基因工程药物、疫苗和基因治疗蛋白质工程（二）航天技术领域航天技术研究发展性能先进的大型运载火箭提高我国航天发射商业服务能力继续进行为和平目的空间科技的研究与开发。（三）信息技术领域智能计算机系统光电子器件和光电子、微电子系统集成技术信息获取与处理技术通信技术主题（四）激光技术领域激光技术研究高性能和高质量的激光技术把成果应用于生产带动脉冲功率技术、等离子体技术、新材料及激光光谱学等技术科学的发展。（五）自动化技术领域计算机集成制造系统（CIMS）智能机器人（六）能源技术领域燃煤磁流体发电技术先进核反应堆技术（七）新材料领域高技术新材料和现代科学技术（八）海洋技术领域海洋探测与监视技术海洋生物技术海洋资源开发技术（3）D：若原子或分子等微观粒子具有高能级E2和低能级E1,E2和E1能级上的布居数密度为N2和N1，在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程。受激发射跃迁所产生的受激发射光，与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向。因此，大量粒子在同一相干辐射场激发下产生的受激发射光是相干的。受激发射跃迁几率和受激吸收跃迁几率均正比于入射辐射场的单色能量密度。当两个能级的统计权重相等时，两种过程的几率相等。在热平衡情况下N2＜N1，所以受激吸收跃迁占优势，光通过物质时通常因受激吸收而衰减。外界能量的激励可以破坏热平衡而使N2＞N1,这种状态称为粒子数反转状态。在这种情况下，受激发射跃迁占优势。光通过一段长为l的处于粒子数反转状态的激光工作物质(激活物质)后，光强增大eGl倍。G为正比于(N2-N1)的系数，称为增益系数，其大小还与激光工作物质的性质和光波频率有关。一段激活物质就是一个激光放大器。 如果，把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少有一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中（图1），处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射。其中，非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外：轴向传播的光波却能在腔内往返传播,当它在激光物质中传播时，光强不断增长。如果谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程损耗δ(G0l是小信号增益系数)，则可产生自激振荡。原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。激光有以下特点：（一）定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。 （二）亮度极高 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。 （三）颜色极纯 光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在76微米至4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氪灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有00001纳米，因此氪灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。 激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10-9纳米，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。 此外，激光还有其它特点：相干性好。激光的频率、振动方向、相位高度一致，使激光光波在空间重叠时，重叠区的光强分布会出现稳定的强弱相间现象。这种现象叫做光的干涉，所以激光是相干光。而普通光源发出的光，其频率、振动方向、相位不一致，称为非相干光。 闪光时间可以极短。由于技术上的原因，普通光源的闪光时间不可能很短，照相用的闪光灯，闪光时间是千分之一秒左右。脉冲激光的闪光时间很短，可达到6飞秒（1飞秒=10-15秒）。闪光时间极短的光源在生产、科研和军事方面都有重要的用途。 激光运用在我们生活和生产中运用非常广泛： 激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。 激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。 激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。 激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。 激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。 激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。 激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器为主。 激光快速成型：将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成。多用于模具和模型行业。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主。 激光涂敷：在航空航天、模具及机电行业应用广泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器为主。

浅析电磁理论计算减速冷却学

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