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。

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%。

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。

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。

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。

可搬运铷喷泉原子钟全自动激光稳频系统

能够长期自主运行的稳频激光器是喷泉原子钟连续工作的基础。基于铷原子喷泉钟中的780 nm商用半导体激光器,利用嵌入式系统设计了一个长期全自动稳频系统。该系统具有自动识别铷饱和吸收谱线的目标峰、长期锁定频率与意外失锁后的快速重锁的功能。提出了一种动态调整工作点的方法。在激光器长期运行过程中,受温度、湿度和器件老化等因素的影响,目标工作点会随时间发生变化,所提方法可解决该问题。利用该方法,激光器的稳频系统不易失锁,即使失锁也可以快速重新锁回。将所提稳频系统成功应用于可搬运铷喷泉原子钟中,铷喷泉原子钟在搬运后能够快速投入工作,激光频率的长期锁定时间可达一个月以上。激光频率相对于铷饱和参考谱线的频率长期稳定度约为2.3×10-13,可搬运铷喷泉原子钟的长期稳定度在搬运前后均达到了10-16量级。