基于增益腔的腔磁力混合系统中的光放大和快慢光传播

为了在腔磁力系统中实现可控的磁子诱导透明、磁力诱导透明、光放大以及快慢光传播,建立了一个腔磁力混合系统模型.该模型由含有1个钇铁石榴石(YIG)球的增益腔组成.该模型利用强驱动来驱动YIG球,利用弱探测场探测微波腔.研究表明,通过选取最优增益和调节腔-磁耦合强度、磁-力耦合强度可以实现可控的磁子诱导透明、磁力诱导透明、光放大以及快慢光传播.该研究结果可为量子信息操纵、量子信息存储和灵敏光开关的研究提供参考.

旋流二氧化碳激光器腔内增益分布的改进

常用的工业二氧化碳激光器,主要为横流、纵流和扩散冷却三种。文章对作者提出的新型旋流二氧化碳激光器进行了简要介绍,重点研究了腔单元结构和电极结构变化对腔内增益分布状态的改进。依托该研究结果,发展出新型转流二氧化碳激光器实验样机,实现了基模700W输出,并进行了板材样品的精密切割实验。

增益-腔模失配型高温工作垂直腔面发射半导体激光器

理论分析了温度对垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)工作性能的影响,利用VCSEL的增益-腔模失配理论设计了适用于高温环境下工作的VCSEL外延结构并对该结构进行了外延生长及工艺制备。理论分析表明,采用势垒高度大于0.25eV的量子阱有源区结构可以缓解高温工作时器件的载流子泄漏问题。设计了室温下增益-腔模偏离为11nm的器件结构。理论分析表明,在320K时与器件腔模对应的增益谱波长具有最大的光增益,此时器件具有最小的阈值电流。对分布式布拉格反射镜(DBR)的反射率进行了优化以进一步减小器件阈值电流。采用了一种自平坦化的台面工艺结构制作了7、9、13μm三种不同氧化口径的器件,器件在室温下的阈值电流分别为1.95、2.53、2.9mA,最大出光功率分别为0.31、1.11、1.04mW,并且输出功率的高温稳定性较好。随工作温度的升高,器件阈值电流先减小后变大,在320～330K时器件阈值达到最小值,与理论分析一致。

精细调谐电增益环腔光电振荡器

为了有效实现光电振荡器(OEO)输出频率精细调谐,提出了一种基于电增益环腔(EGRR)的OEO。利用放大器、滤波器和移相器构成可调谐EGRR,通过改变EGRR内信号的相位等效实现环腔长度的改变,得到不同频率的射频(RF)信号,RF信号与OEO产生的自由振荡信号电注入锁定,输出信号的频率由锁定EGRR输出频率的OEO模式决定,相位噪声由OEO决定。在简单结构实验的条件下,有效实现了OEO输出频率精细调谐。实验结果表明,当光纤长为2km、EGRR长为0.5m时,得到了频率为11.3GHz、边模抑制比(SMSR)为48dB、可调谐范围为239MHz、调谐最小步长为100kHz和相位噪声为-99dBc/Hz@10kHz的RF信号。

基于激光外调制的频率可调谐光电振荡器

为了实现光电振荡器(OEO)输出频率的可调谐,提出了一种基于外调制激光的频率可调谐光电振荡器。此方案在单环OEO的基础上增加一个由微波滤波器、电衰减器、电放大器和电移相器构成的电增益选频腔,通过调节电移相器的偏置电压可以等效改变电选频腔的腔长,从而改变其输出微波信号的频率;同时调节光延时线来改变光电振荡器的起振模式,通过电增益选频腔信号与光电振荡器自由振荡信号的电注入锁定,即可实现频率可调谐的光电振荡器,其输出信号的频率由锁定OEO模式的电增益选频腔决定。实验结果表明,本方案产生了频率调谐范围为10.05 GHz^10.09 GHz、调谐步长为400 kHz的输出信号,频率在40 MHz的范围内连续可调谐。在输出频率为10.0519 GHz时,其边模抑制比为60 dB,相位噪声为-115 dBc/Hz@10 kHz。该方案结构简单,既保留了单环OEO低相位噪声的优势,又能有效抑制边模,为实现频率可调谐OEO提供了一种新的方法。

抽运源温度控制的功率均衡双波长激光器

通过建立激光二极管(Laser Diode,LD)抽运的Nd:GdVO_(4)/Nd:YVO_(4)双增益介质共腔型双波长激光器的数学模型,研究不同抽运光束腰位置条件下LD抽运源工作温度对双波长信号输出功率比的影响。数值研究结果表明,在抽运功率为3.7 W,抽运光束腰位置分别为5.7 mm和5.8 mm的条件下,LD抽运源工作温度从18.0℃上升至29.0℃时,双波长信号输出功率比分别从0.42升至1.39,0.31升至1.08;并在抽运源工作温度为25.6℃和28.2℃时实现了功率均衡。进一步搭建实验装置,测量不同抽运光束腰位置条件下、不同LD抽运源工作温度的双波长信号输出功率比,在抽运功率为3.7 W,抽运光束腰位置分别为5.75 mm和6.00 mm的条件下,当LD抽运源工作温度从18.0℃上升至30.0℃时,双波长信号输出功率比分别从0.39上升至1.64,0.31升至1.10,激光器功率均衡时的LD抽运源工作温度分别为24.3℃和28.6℃。实验结果与数值研究结果符合较好。

端抽运Yb^(3+):YVO_4激光准三能级理论模型研究

立足于Yb离子能级结构、谐振腔增益损耗和布居数分配情况,利用爱因斯坦辐射理论和速率方程理论,建立了适合Yb3+离子激光的准三能级理论模型.该模型引入有效腔长增益贡献因子对腔内光强进行了从头计算,获得了阈值方程.利用此模型与Yb激光的实验结果相比较,发现有效腔长对增益的贡献可以改变腔内损耗和粒子数反转的概率,也继而影响激光阈值和输出功率效率.应用于LD端抽运Yb3+:YVO4激光实验中,在971nmLD抽运,有效晶体长度L=1mm,输出镜透过率对激光波长1016nm为1%条件下,获得阈值为1.1W;有效晶体长度L=2mm,输出镜透过率为10%条件下,阈值获得为3.9W.

基于法拉第旋转镜的相位可调光电振荡器

为了有效实现光电振荡器（OEO）输出信号相位可调,提出了一种基于法拉第旋转镜的OEO。利用放大器和滤波器构成电增益环腔,电增益环腔、直接调制半导体激光器（DFB-LD）和光电检测器构成OEO环路。通过光分路器得到经过调制后的光信号,结合级联光环形器和法拉第旋转镜结构,改变级联法拉第旋转镜的个数,可以对应得到相位延迟90~360°的射频（RF）信号,在实验结构简单的条件下,有效实现了OEO输出信号的相位调谐。实验结果表明,每增加一组光环形器和法拉第旋转镜结构,输出的RF信号相位延迟90°。当光纤长为2km,电增益环腔长为0.5 m时,得到频率为10.8GHz、边模抑制比大于50dB和相位噪声为-104.8dBc/Hz@10kHz的RF信号。