光泵浦垂直外腔面发射激光器的结构优化设计

实验中发现,传统结构的光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器,随着泵浦功率密度的增加,器件的温升现象严重。这是由于传统结构中,势垒和量子阱间小的带隙差造成的。为了解决温升问题,采用PICS3D软件对传统结构进行优化设计。在吸收层中引入对泵浦光和激射光透明的AlGaAs层,提高对量子阱中的载流子的限制作用。计算结果表明,在增益和自发发射特性上,优化后的结构都有了很大提高。

TEA CO2激光器序列带的输出特性

采用双光栅谐振腔和增长放电增益区,进行了TEA CO2激光器弱线输出特性研究。在CO2,N2,He气体体积比为0.16∶0.21∶0.63,总压强为57.3 kPa情况下,获得6条11μm波长附近弱线(序列带和热带)激光输出,谱线脉宽为400 ns左右。研究了011-030带的P19线的输出波形和能量,结果表明:谱线输出能量随光栅中心的位移变化而变化,当光栅中心在放电区中心轴线上时输出最强,最大输出能量达几百mJ。

腔内倍频多纵模低噪音绿激光器

介绍了一种LD泵浦腔内倍频全固体Nd∶YVO4-KTP多纵模、低噪音、高功率稳定绿激光器.在Nd∶YVO4-KTP绿激光器组成的谐振腔内放置厚度约相等的石英晶体λ和4λ波片(QWP),使两波片快轴夹角互呈90°,HWP、QWP与KTP构成复合波片,其作用相当于QWP,此复合波法与各相异性Nd∶YVO4共同作用有效抑制了腔内偏振模耦合,获得多纵模低噪音绿光输出.此复合波片相互作用由于抵消了石英晶体波片温度敏感引起的相位延迟量漂移,所以此激光器在不同功率、不同工作温度下,均能稳定可靠地运转于低噪音状态.实验结果为,绿光输出纵模数为3个,噪音小于0.5%(rms%),12 h功率稳定性优小于1%.

二维轴对称-折叠组合腔CO_2激光器近场失调分析

为了研究小角度失调对二维轴对称-折叠组合腔CO2激光器输出光束的近场分布的影响,在利用矩阵理论确定平凹谐振腔和凹-平-凹谐振腔失调后的光轴的基础上,采用光束并和思想,对输出光束进行了理论分析和模拟。取得的数据表明,小角度失调对4 cm以内的近场强度影响不大,光强仍具有高斯状分布;对4 cm以外的近场强度影响较大,光强分布轮廓发生相应的变形,且随着失调角度变大而变大。研究结果表明,在4 cm以内的近场具有实用价值。

高功率高效率光纤耦合半导体激光模块研制

采用光束整形和空间合束的方法,研制出高功率、高效率多阵列光纤耦合半导体激光模块。将波长为976nm连续工作的5个标准半导体阵列,通过对快轴进行准直和快慢轴光束旋转的方式进行光束整形,准直后进行空间合束,经耦合透镜聚焦,耦合入芯径400μm、数值孔径0.22的光纤。测量结果显示:光纤的出光功率最大可达到327 W,光纤耦合效率大于93.6%。

可调谐TEA CO_2激光器多频输出

为了满足多频红外激光分离同位素的需要,采用平行的双光栅腔结构,在最佳混合气体体积分数、总压强50.7 kPa、电压27 kV条件下,成功得到了TEA CO2激光器常规带多组双频和三频激光输出。输出的双频波(或三频波)具有良好的空间重叠性和时间同步性,输出波长可调谐且调谐范围较大,激光从一光栅旁边近似地沿平行于腔轴的方向输出,可以满足对一些物质双频(或多频)激发或分离同位素的需要。

光抽运垂直外腔面发射激光器的光谱特性研究

光抽运垂直外腔面发射半导体激光器(OPS-VECSEL)是近年来才开始研究的一种新型激光器,在很多领域中都具有广泛的应用前景,国内关于这种器件的研究报道还很少。通过分析器件的工作机理,给出热的产生过程和热效应对器件功率特性的影响;通过测量的外延片表面扫描电镜图像和光致发光谱的结果可以看出:增益材料有源区的热效应导致载流子寿命饱和,势垒内产生的电子空穴对没有足够的时间运动到量子阱中,而是在势垒层发生了非辐射复合。

大功率半导体激光器发散角测量技术研究

研究利用一种步进电机和光电转换装置组成的测试系统测量大功率半导体激光器发散角的方法。根据使用要求选择合适的探测元件，设计了测试系统。以波长950 nm，阈值电流200 mA，功率为900 mW的大功率半导体激光器为实验对象，结果显示，发散角测试精度可达到0.1°。在860-1 064 nm波长范围内多次实验，验证了该方法具有的实用精度要求。分析了发散角测量的影响因素。

大功率堆积型激光阵列光束的远场分布模型

为了合理地设计光学系统以整形大功率激光二极管阵列(High Diode Laser Stack)出射光束,必须准确了解HDLS的远场分布,然而对于HDLS远场分布的研究还不多。从亥姆霍兹方程出发,以激光二极管(Diode Laser)远场分布特性为基础,提出了一种新的半导体激光器阵列的远场分布模型,通过计算机仿真给出了简化DLS模型的远场光场变化图;模型还可表示不对称的双峰结构,有一定的现实意义。

多波长红光金刚石拉曼激光器

全固态红光激光器在激光显示、全息存储以及医疗领域有着重要应用,其中多波长红光激光器还可用于差频产生太赫兹辐射。基于三阶非线性效应受激拉曼散射的拉曼激光器是一种突破粒子数反转激光器有限发射光谱制约进而拓展激光波长的有效手段,即能够将注入的单一波长泵浦光直接拓展至一个或几个全新波段。笔者团队研制了一台绿光泵浦的多波长级联金刚石拉曼激光器,利用波长为532 nm、脉冲宽度为11.43 ns的激光作为泵浦源,通过将一阶Stokes黄橙光(573 nm)锁定在振荡器中,实现了红光波段的二阶、三阶和四阶(620 nm、676 nm和743 nm)级联拉曼激光输出,对应三个波长的脉冲宽度分别为10.41、3.75、2.45 ns,总输出能量为0.6 mJ,光光转换效率为36.38%。结果表明,凭借金刚石晶体优异的光学特性和拉曼性质,可见光泵浦的金刚石拉曼激光器对于实现高功率全固态小型化多波长红光激光输出具有巨大潜力。

半导体激光器的主要失效机理及其与芯片烧结工艺的相关性

分析了GaAs/GaAlAs高功率半导体激光器的暗线缺陷、腔面损伤退化和电极退化等主要失效机理及主要失效模式,通过样品老化试验,从微观物理角度分析了光功率输出下降与芯片烧结工艺相关性,明确了烧结焊料引起PN结短路、烧结空隙、焊料沾污等是导致半导体激光器退化的一个主要因素。

固体黄光拉曼激光器的研究进展

简述了目前产生黄光波段激光的主要方法,对基于受激拉曼散射效应的内腔式、自拉曼式和外腔式三类固体黄光拉曼激光器技术特点及进展进行了讨论,并对它们的发展做出了展望。

无线激光传感网络的压缩感知研究

针对当前无线激光传感网络压缩感知过程,一直存在压缩耗时长,性能差的问题,提出新型的无线激光传感网络压缩感知方法。通过主成分分析法,对激光传感网络信息进行降维处理,采用类间可分性的最佳波段选择方法,获取无线激光传感网络信息波段预测序列。通过SAP聚类方法对无线激光传感网络进行聚类,并以灰度共生矩阵为基础,引入灰度转换法,实现对无线激光传感网络进行压缩感知。实验结果表明,改进压缩感知方法运行时间短,整体性能要优于传统法。

激光器光束质量测量技术研究

由于半导体激光器结构的特点,在其应用中需对其波束进行整形,为了有利于大功率半导体激光器的推广应用,需准确识别大功率半导体激光器的输出分布特性。该文从M2因子、远端发散角,近端及远端的光强分布等方面对大功率半导体激光器的光束质量进行了测量技术研究,给出了相应的测量方案和误差分析。

基于虚拟仪器的压电陶瓷驱动技术研究

针对压电陶瓷驱动器的非线性应变,以压电陶瓷微位移驱动原理为基础,分析了扫频激光器腔长控制原理;在硬件时钟的定时下,分析了压电陶瓷的驱动特性,并通过调整驱动信号的步长电压来调节压电陶瓷的非线性。设计了基于虚拟仪器的控制系统,并对线性化方法进行了原理分析和实验。实验结果表明,该测量系统可以使压电陶瓷在其伸长范围内线性地伸长。

不同的外部光反馈强度下外腔半导体激光器大信号调制特性

基于等效腔理论,计及光线在外腔中多次反馈的情况后,从理论上研究了不同的反馈强度下,外腔半导体激光器(ECSL)的大信号调制特性。数值模拟的结果表明:当外部光反馈非常强或非常弱时,调制深度在一个较大的变化范围之内,ECSL的光子数呈现单周期变化规律,且峰值光子数随调制深度呈现单调上升的趋势;当外部光反馈处于中度反馈时,当调制深度取不同值时,ECSL的光子数呈现单周期、多周期甚至混沌现象。

基于互耦合半导体激光器的多边形网络混沌同步特性研究

以三边三层多边形网络结构为出发点,建立互耦合半导体激光器的多边形网络结构模型,首先分析和研究了三边三层多边形网络结构中激光器的混沌同步特性。进而将三边三层多边形网络结构拓展到六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网络结构,并以第一层的激光器为顶点激光器进行结构优化,研究了其结构中异层激光器之间的混沌同步。结果表明以三边三层多边形网络结构为基础,当增加多边形网络结构中边数,形成六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网络结构时,除顶点激光器外的其他激光器仍能实现同层和异层混沌同步。

提高全固态内腔倍频绿光激光器功率稳定性的一种新方法

报道了一种基于温控倍频KTP晶体的低噪声全固态内腔倍频绿光激光器。实验中,将KTP晶体作为1/4波片,当注入电功率为300W时,控制KTP至19.8℃获得了2.5W连续绿光,其功率不稳定度小于0.9%(10min),相比最差温度点稳定性提高约70%。理论上,从基频纵模偏振态出发,利用Jones矩阵分析了倍频KTP晶体相位延迟对谐振腔纵模振荡的影响,通过调节KTP温度改变相位延迟,有效遏制了基波偏振模耦合从而得到稳定的绿光输出。理论分析与实验结果相均合,这为低噪声全固态内腔倍频绿光激光器提供了一种新的技术途径。

环形掺铒光纤激光器输出特性的理论研究

通过求解速率方程,建立了环形掺铒光纤激光器的理论模型.获得了激光器的阈值泵浦功率、输出功率.斜率效率以及最佳掺铒光纤长度的解析解.

基于Lyot滤波器的脉冲态可切换掺镱光纤激光器

采用由一对保偏45°倾斜光纤光栅构成的Lyot滤波器,设计了一台脉冲态可切换的掺镱光纤激光器。该Lyot滤波器集成了起偏器和梳状滤波器的功能,为激光器实现耗散孤子锁模提供了光谱滤波效应,从而使激光器产生了中心波长为1038.82 nm、脉冲宽度为5.2 ps的耗散孤子脉冲。随着泵浦功率的增加,非线性偏振旋转反馈机制的切换导致激光器的锁模脉冲态发生了耗散孤子脉冲与类噪声脉冲之间的多重切换。脉冲态切换过程中仅需调节泵浦功率,而不需要改变偏振控制器的状态。该脉冲态可切换激光器可以用于设计更精准可控的多功能光源。