三种半导体阵列光谱组束结构的输出特性

基于光谱光束组合技术,利用光栅的衍射和外腔的反馈,并通过加入光束整形系统,将标准的半导体激光阵列的发光单元锁定在窄线宽的不同波长上,以近似平行光束沿组合方向输出,以实现半导体激光阵列输出光束质量的改善和线宽的压窄。实验中采用发光单元宽度100μm,周期500μm,由19个单元构成的标准阵列,分别对快、慢轴准直后光谱组束、光束整形后光谱组束和线宽压窄外腔组束进行了实验验证,实现了组合光束与单个发光单元近似的光束质量,同时得到了较窄的线宽输出,并对实验结果进行了分析。

窄谱光干涉测速系统及其优化设计

提出并优化设计了一种结合光波导谐振技术的窄谱干涉的测速(或测长)技术及其系统,该技术兼有白光干涉的绝对测量和单色光干涉响应多普勒频移的特点。工作光波由分布式反馈激光器经双环石英波导谐振后提供,两支同源窄带光经多普勒频移后叠加干涉,干涉结果包含了速度信息。优化设计采用了多目标优化SPEA2算法,数值仿真结果显示,系统可以达到0.01mm/s速度变动的测试响应。

相位调制展宽激光的线宽压缩方法研究

单频激光通过相位调制可以进行光谱展宽、提高光纤放大器受激布里渊散射的阈值,从而可以提高光纤放大器的输出功率,但也破坏了单频激光的高相干性;本文根据相位调制光谱展宽的原理公式,提出了进行激光线宽压缩的思路,用于激光放大后恢复相干性能;根据线宽压缩的原理提出了线宽压缩装置的构造,即采用两个相位调制器,一个负责光谱展宽,另一个负责光纤放大后的线宽压缩,并提出了实现线宽压缩的相位差调节和幅度调节的控制条件;限于实验条件不足,本文仅对理论模型进行了分析。

高功率光纤激光技术

高功率光纤技术是目前发展最为迅速的激光技术之一,其在通信、科研、工业、国防等领域有着卓越表现。通过对激光技术发展的研判,上海光学精密机械研究所在国内率先开展光纤激光技术的研究,其中的关键技术主要为高功率窄线宽光纤激光技术和高功率光纤激光合成技术。针对光纤激光的特点,在高功率窄线光纤激光方面,为了抑制非线性效应,逐渐凝练出单频种子光谱调控结合多级放大技术,该技术能够在单光纤激光器功率放大的同时,保持线宽不变并最小化光束质量的劣化。在高功率光纤激光合成方面,同样结合光纤激光的特点,率先开展了全光纤环形腔相干合成(CBC)技术和光谱合成(SBC)技术的研究。近年来,上海光学精密机械研究所在一系列关键技术方面取得了突破性进展,并取得了一系列重要成果。这些成果推动了高功率光纤激光技术的推广和应用,使其成为目前国内外实现高能光纤光源的主流技术。

795 nm大功率外腔半导体激光器的研究

采用超极化惰性气体的磁共振成像技术可大大提高肺部影像成像质量,其中自旋交换光泵作为超极化惰性气体的关键,通常是对碱金属铷进行泵浦,为获得较好的泵浦效率,要求泵浦源具有窄光谱宽度和高功率的特点。针对这一需求,提出以体布拉格光栅(VBG)作为外腔反馈元件的795 nm窄谱宽外腔半导体激光器设计,并对VBG的外腔锁模稳定性进行了分析讨论,最终实现了功率为6.36 W,谱宽低至0.036 nm的795.245 nm单管外腔激光输出,为实现大功率的单管外腔半导体激光器奠定基础。

ArF准分子激光器的窄线宽可调谐运转及注入放大

在一台快放电泵浦的ＡｒＦ准分子激光振荡放大系统的振荡级上采用光栅、扩束镜、光阑等腔内元件，用组合输出镜获得了线宽小于０．１ｎｍ，调谐范围～１ｎｍ的激光输出。注入到非稳腔结构的放大级，注入后放大级效率提高了约５０％，获得了平均３０ｍＪ／脉冲的高光束质量的窄线宽可调谐激光，最大单脉冲能量＞５０ｍＪ，并进行了氧气的吸收光谱实验。

光参量振荡器和光参量放大器实现窄谱宽中红外激光输出

高增益和抽运光谱宽等因素会使光参量振荡器输出的参量光谱线大幅展宽。通常在腔内插入标准具、光栅等元件以控制谱宽,但会引入损耗,导致激光器输出阈值增大,转换效率和输出功率降低。报道了一种不使用任何谱宽压缩元件获得窄谱宽高功率中红外激光输出的方案。该方案将窄谱宽和高功率分离,分别获取。搭建了1.064μmNd…YAG主振荡功率放大结构的窄谱宽抽运源。通过调节光参量振荡器中PPMgLN晶体内的抽运光功率和光斑直径,实现晶体内增益强度的控制,从而有效控制中红外激光谱宽。在光参量振荡器中,当抽运光功率约为3倍阈值时,获得了0.7 W、谱宽小于1.12nm的2.9μm种子光,再通过两级光参量放大器后,最终获得6.27W、光光转换效率15.7%的2.9μm激光输出,谱宽基本保持不变。

膜厚监控系统的光谱宽度对窄带滤光片性能的影响

讨论了膜厚监控系统的光谱宽度对波分复用窄带滤光片特性的影响 ,分析了监控过程中所出现的信号异常现象 ,其主要原因是控制光光谱宽度以及控制波长与滤光片中心波长不一致 ,所以控制光光谱分辨率必须小于单个法布里珀罗滤光片最后 2层膜折转点波长宽度的一半 ,即对 10 0GHz的滤光片 ,监控系统的光谱宽度必须小于 0 2nm。一旦产生中心波长偏离 ,就必定产生厚度控制误差。讨论了高折射率膜和低折射率膜的信号变化规律 ,发现当中心波长比监控波长长时 ,虽然信号变化规律正确 ,但判读到极值时的膜厚变薄。中心波长偏离越长 ,厚度将越薄。而当中心波长比监控波长短时 ,信号将出现反转。中心波长越短 ,反转量越大。最后指出了监控误差对滤光片Tmax和半峰全宽的影响。

光栅掠入射腔对ArF激光线宽的压缩和调谐

对国内首次研制成功的 Ar F准分子激光器实现了窄线宽可调谐运转 ,提出并利用光栅掠入射腔实现了线宽小于 0 .0 2 0 nm的窄线宽和连续调谐运转 ,注入到放大级实现了脉冲能量大于 40 m J的窄线宽可调谐激光输出。设计利用氧气吸收光谱对处于真空紫外的 Ar F激光实现了波长标定和线宽的准确测量。