垂直外腔面发射半导体激光器的双波长调控研究

报道了一种结构紧凑的垂直外腔面发射激光器(Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser,VECSEL)及其双波长调控。通过调控泵浦光功率,实现了VECSEL输出的两个激光波长之间的相互转换,双波长的间隔接近50 nm。VECSEL的输出功率曲线呈现明显的两次翻转,翻转点对应了激射波长的转换。这是由于泵浦功率变化改变了增益芯片内部的温度,进而通过热调谐使得发光区增益峰值被调谐到腔模的不同位置。在0℃时,每个激射波长的最大输出功率都在1.5 W以上。随着泵浦功率的改变,激射波长可以在950 nm和1000 nm之间切换,同时还可以在1.5 W以上的功率水平下实现双波长同时激射。这种可切换波长及双波长同时激射的VECSEL器件在光调制、差频等领域有较大应用潜力。

超分辨波长调控变焦超透镜

提出了一种超分辨波长调控变焦超透镜的设计方法,同时对相位、色散、振幅进行调控,在提升超透镜轴向变焦能力的基础上,采用分层粒子群优化(HPSO)算法不断压缩超透镜的点扩散函数,使超透镜的半峰全宽(FWHM)不断逼近甚至小于衍射极限0.5λ/NA(NA为数值孔径)。作为理论验证,设计了一种工作在68~80μm波长范围内的超分辨波长调控变焦超透镜。仿真结果表明,其轴向变焦能力约为常规衍射超透镜的1.52倍,在73~78μm波长范围内的横向分辨率小于衍射极限。

双端泵浦Nd^(3+)掺杂MgO:LiNbO_(3)正交偏振双波长连续激光调控

报道了一种采用双端泵浦的Nd^(3+)离子掺杂MgO:LiNbO_(3)正交偏振双波长激光器,并对正交偏振双波长激光输出进行调控.基于晶体的偏振荧光光谱,对1084与1093 nm的双波长激光振荡机理进行分析,建立晶体热透镜焦距与受激发射截面比之间的关系,并推导出1084及1093 nm双波长共振区间,给出通过改变谐振腔腔型结构调控双波长激光输出的方法.在实验中采用813 nm的半导体激光器双端泵浦a切的Nd:MgO:LiNbO_(3)晶体,测量了1084与1093 nm两种波长的输出规律,并对输出波长进行调控.最终得到了6.02 W的1093 nm和3.02 W的1084 nm单波长激光输出,在X,Y方向上的光束质量分别为M_(X)^(2)=1.70和M_(Y)^(2)=1.81.在28 W泵浦注入功率下获得了4.58 W的双波长激光输出,实验结果与理论分析相符合.为正交偏振双波长的可控输出及应用奠定了理论和实验基础.

激光雷达用2 μm Tm:YAG激光器波长精细调控的理论研究

2μm激光应用于激光雷达探测等领域,对于波长的要求比较精确,研究了激光器结构参数对准三能级Tm:YAG激光器输出波长的精细调控技术。基于侧面泵浦激光器泵浦阈值的理论模型,通过对不同谱线的泵浦阈值进行数值模拟,研究结果表明:通过改变晶体温度、激光介质长度、输出耦合率等途径可实现激光器的输出波长在2.0~2.1μm的光谱区内的精细调控。

利用矩形金属周期阵列实现局域电场的增强和共振波长的可控

基于表面等离激元共振（SPR）的原理,设计了一种具有矩形凹槽周期阵列微结构的金属增强基底。利用有限元方法对基底表面附近电场的分布进行了理论模拟分析,结果表明在SPR共振情况下,其凹槽微结构坑口处可得到强局域场,局域电场强度Emax/E0可达20。通过改变结构的周期、凹槽长度l、宽度w以及环境介质,SPR共振峰发生规律性的移动,波长覆盖范围为500~1 000nm。入射光沿x方向偏振的情况下,随着结构x方向周期Px的增加,SPR共振峰明显红移。当入射光波长与Px相当时,观察到凹槽内局域电场突然减小的现象。这是由于满足了波矢匹配条件,传播型SPP被激发导致的。改变凹槽长度l,发现共振波长随l的增加红移,近似呈线性关系。环境介质折射率的增加也会引起共振峰的红移。而凹槽宽度w的增加将导致其蓝移。这种规律性的移动为实现共振波长的调控提供了途径。受Jain研究报道的启发,矩形凹槽结构可以等效为两对偶极耦合模型的组合,从而解释SPR共振峰随结构参数变化而发生的移动。

乌头酸基多色荧光碳点的制备及其分析应用

以乌头酸为前驱体,组合掺杂试剂乙二胺和尿素,以水热法和微波法分别制得4种光学性质优良的荧光碳点。荧光光谱显示,所制得的碳点中3种发射蓝色荧光,1种发射黄色荧光。实验选定蓝色荧光碳点中量子产率最高的AA&EDA-HT-CDs(绝对量子产率57%)和黄色荧光碳点AA&Urea-MW-CDs(绝对量子产率44%)为研究对象,对其粒径分布、元素组成以及表面基团等进行了表征。进一步研究了AA&EDAHT-CDs和AA&Urea-MW-CDs对金属离子的响应特性和细胞毒性,并将其成功用于细胞成像。