非异常区TM偏振波宽波段特性在激光器调谐光栅设计中的应用

通过刻划工艺控制光栅槽形零级面宽度,使-1级和0级衍射效率同时达到期望值是激光器调谐光栅研制中的技术难题。基于光栅电磁场理论,利用光栅非异常区入射波长与光栅周期之比λ/d≈1.414附近较宽波段范围内TM偏振波的衍射效率变化梯度小,而且同一波长的衍射效率随闪耀角增大呈单调递增或随槽顶角增大呈单调递减趋势的特性,给出了-1级振荡0级输出激光器调谐光栅的全三角槽形模型及设计方法。该方法用常规三角槽形光栅即可实现任意比值的-1级与0级衍射能量分布,避免了以往通过控制类梯形槽形零级面宽度来制作此类光栅的工艺不确定性,降低了制作难度。应用该模型设计并制作了-1级衍射效率为65%的0级输出激光器调谐光栅,其在10.6μm处的衍射效率误差为0.6%。该方法还适用于-1级振荡-1级输出激光器调谐光栅的设计,实现了两类激光器谐振光栅在设计方法以及制作工艺上的统一。

室温准连续多量子阱二极管激光器调谐特性(英文)

为了将应变补偿多量子阱(SC-MQW)激光器用于调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术进行气体分子检测,研究了SC-MQW激光器在室温、准连续工作模式下的调谐特性.从半导体激光器的速率方程出发,分析了SC-MQW激光器输出波长与温度和注入电流的关系;使用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)测量了激光器分别在不同电流、温度条件下的调谐特性,得到SC-MQW激光器在允许工作电流范围内的调谐范围接近20nm,电流调谐率约为0.03nm/mA;温度调谐率约为0.25nm/℃;电流和温度联合调谐的波长覆盖范围达50nm.结果表明,该激光器在带状吸收谱的挥发性有机物气体检测方面有很好的应用前景.

二极管泵浦Yb：YAG thin disk激光器调谐及腔内倍频的研究

研究了半导体激光二极管泵浦Yb:YAG薄片激光器的调谐和腔内倍频.通过在激光谐振腔内插入石英双折射滤光片,对激光中心波长进行调谐,调谐范围为1020.5nm到1034.7nm;采用折叠腔,使用Ⅰ类临界相位匹配的LBO晶体腔内倍频,室温下得到2.5W连续515nm绿光输出,1小时内绿光最大输出功率的波动小于1%.

基于WMS的可调谐半导体激光器驱动与温控电路设计

针对可调谐半导体激光器工作时,其工作电流和工作温度的波动导致激光器的输出的波长和功率不能保持恒定的问题,设计了一套基于STM32F407为主控芯片联合FPGA的半导体激光器小型化驱动与温控电路。通过与上位机交互,系统可实现激光器驱动电流和工作温度的连续可调,使半导体激光器的输出光的波长在最佳的范围内。经过测试,系统的驱动模块电流稳定度为0.075%,电流的实际值与理论值之间的相对误差平均值为0.538%;温度电路的稳定度在0.03℃,完全满足实际应用需求。

可调谐激光器多闭环控制驱动系统设计

为满足可调谐激光器输出激光的高控制稳定性需求,设计并实现了应用于可调谐激光器的多闭环控制驱动系统。首先,为实现高稳定性电流驱动,基于深度负反馈控制原理设计了电流控制内环,并通过积分补偿和RC滤波回路削弱了噪声和电流波动对激光二极管(LD)的干扰;其次,为了防止恒定电流驱动下LD仍存在的功率衰减问题,利用积分电路和光功率二极管(PD)设计了功率控制内环,并应用仪表放大电路消除了环内共模噪声干扰并实现了线性控制;最后,为了实现驱动电流和输出功率的实时调节,应用位置式PID对系统进行外环控制,与内环共同构成了多闭环控制系统。实验结果表明,电流控制稳定度均优于200 ppm,功率控制稳定度优于0.005 dB/h,激光波长稳定度均优于1 pm/h,能够满足可调谐激光器的高控制稳定性需求。

可调谐激光器高稳定性双闭环温控系统设计

温度稳定性对可调谐激光器波长和功率的稳定性起着至关重要的作用,因此,本文设计并开发了一种可调谐激光器高稳定性双闭环温控系统。首先,为了精确测得激光器工作温度值,设计了一种压差测量电路,对非线性热敏电阻进行精确线性测量;其次,为了向半导体制冷器(TEC)输出稳定的控制电流,设计了一种线性控制的H桥驱动电路,消除了TEC工作电流受到的纹波干扰;再次,为了提高温控系统的抗干扰能力,设计了深度负反馈电路作为系统的内环控制;最后,为了实现温度的实时调节,应用位置式PID对系统进行外环控制。实际电路测试结果表明:设定温度在15~35℃范围内时,激光增益芯片2 h温控稳定度优于±0.005℃,能够满足可调谐激光器温度控制的高稳定性需求。

可调谐半导体激光器压电驱动系统的优化设计

针对可调谐半导体激光器中普遍存在的输出光频率无跳模调谐范围小、扫描频率低、结构复杂等亟待解决的问题,研究了可调谐半导体激光器内部压电驱动系统的动力学特性。基于提高回转精度、降低轴心偏移量的设计目标,提出了一种多叶片并联的星型柔性机构结构。基于Lagrange方程和Duhamel积分,分别建立了压电驱动系统的运动微分方程和振动方程,在此基础上建立了柔性机构的动力学模型并对其结构参数进行了优化。最后,搭建了压电驱动系统动态特性测试平台,测试了压电驱动系统的机械响应特性以及可调谐半导体激光器的输出光可调谐范围。实验结果表明,压电驱动系统一阶固有频率为2187 Hz,柔性机构最大轴心偏移量为0.947 mm。在可调谐半导体激光器无跳模调谐性能测试中,当调谐频率为20 Hz时,实现了103.5 GHz的无跳模调谐范围。

基于双F-P标准具的宽调谐窄线宽Tm:YAP脉冲激光器

设计了一种宽调谐、窄线宽、高重频的Tm:YAP脉冲激光器。采用三个切轴方向的Tm:YAP晶体作为增益介质,通过0.5 mmYAG材质F-P标准具和0.025 mm熔石英材质F-P标准具,激光器分别实现了49 nm、44 nm、51 nm波长连续调谐,具体分别为1 951~2 000 nm、1 932~1 976 nm、1 943~1 994 nm。同时测得激光线宽均在0.4 nm左右。声光调Q 10 kHz脉冲重复频率下,分别实现了最大平均功率5.08 W、6.29 W、4.83 W的脉冲激光输出。对比发现,b轴Tm:YAP激光器的平均功率最大,测得最大平均功率下的脉宽为65.7 ns,光束质量因子M2在x方向上为1.84,y方向上为1.93。结果表明b轴Tm:YAP晶体具有宽调谐、窄线宽、高功率、大能量激光的潜力。

基于MEMS反射镜的窄线宽外腔可调谐半导体激光器

基于大转角的电磁式MEMS反射镜和闪耀光栅作为外腔调谐元件,设计了Littman-Metcalf结构的外腔半导体可调谐激光器,MEMS反射镜可准确控制偏转角度,2 h内角度复位调谐波长漂移小于20 pm,该可调谐激光器实现了1435.81~1555.83 nm(120.02 nm)的稳定的波长调谐,全波段波长调谐过程中激光器边模抑制比大于30 dB,相同调谐电流下,激光器波长控制误差小于20 pm。注入电流350 mA时,外腔激光器输出功率达25.89 mW,最小阈值电流68 mA。利用延迟自外差法测得可调谐激光器的线宽优于69 kHz。该研究成果有望在激光雷达、相干激光通信、光学传感器及计量检测等诸多领域发挥重要作用。

694nm激光泵浦的Tm:YAG可调谐激光器

Tm：YAG激光器有两个抽运通道，在680nm和780nm附近。680nm处的吸收系数约为780nm处的2．5倍。用694nm脉冲红宝石激光泵浦，实现2μm附近可调谐激光运转，斜率效率59％，调谐范围1．89～2.14μm。本文还讨论用680nm二极管激光器泵浦，实现低阈值、高效率、高输出Tm：YAG可调谐激光器的可能性。

均衡功率的超宽带可调谐掺铒光纤激光器

报道了一种功率均衡的超宽带可调谐掺铒光纤激光器.该激光器采用窄线宽可调谐FP滤波器、掺铒光纤、波分复用器和耦合器构成光纤环形腔激光器,并通过部分反馈光功率自动控制,对输出激光功率进行均衡.实现了87 nm带宽(1525～1612 nm)范围内,输出激光功率波动小于0.2 dB的均衡结果.输出激光3 dB线宽为0.26 nm,边模抑制比大于55 dB.

基于F-P干涉技术的通信波段可调谐激光器

根据F P干涉原理设计制作了楔型F P滤波器,使用这种滤波器进行可调谐掺铒光纤激光器实验,980nmLD泵浦功率为25mW时获得了稳定的单纵模激光输出,输出功率约0.6mW,线宽低于0.06nm,在34.2nm波长调谐范围内功率变化不超过0.5dB,边模抑制比大于35dB。

国内外通信用可调谐激光器研究进展

通信用可调谐激光器是密集波分复用系统及未来的全光网络的关键器件,将给网络带来前所未有的灵活性和动态性能。全面、详细地阐述了各种可调谐激光器的结构、特点以及调谐机制,概括了国内外通信用可调谐激光器的研究进展和发展趋势。

基于可调谐激光器的太阳光谱辐照度仪定标方法

太阳光谱辐照度仪是利用棱镜分光技术对太阳直射辐射进行连续光谱测量的新型仪器,为了实现高精度观测要求,开展了基于可调谐激光器的系统级定标方法研究。使用激光导入积分球产生的均匀辐照度场作为定标光源,利用标准辐照度探测器作为传递标准,将低温绝对辐射计的辐射标准传递到太阳光谱辐照度仪。在仪器的870nm波段进行了定标实验,与标准灯法、Langley法得到的定标系数进行比对,偏差分别为2.84%和4.08%,验证了该方法的可行性。根据不确定度评估规范,这种定标方法的不确定度优于0.882%,可以用于高精度的太阳光谱辐射观测。

可调谐激光器技术及其在DWDM系统的应用

大容量、长距离DWDM传输系统及动态波长交换DWDM光网络对保护方式、波长分配、波长备份成本的要求,使可调谐激光器变得十分重要。讨论了常用可调谐激光器的技术原理和水平,概要说明了可调谐激光器的市场前景,介绍了可调谐激光器在DWDM系统中的部分应用。

LD泵浦环形单频Nd∶YVO_4激光器的频率调谐特性研究

利用激光谐振腔内标准具的选模调谐特性和激光晶体自身的标准具作用 ,通过调节插入标准具和激光晶体的倾斜度及微调谐振腔长度 ,在 L D泵浦 Nd∶ YVO4 单频激光器上实现了精确调谐 ,最大可调谐范围约 1 0 0

基于可调谐激光器的复用传感系统的研究

为了克服复用传感系统中光源带宽及功率的制约,有效地扩大多点检测的范围,采用波分和时分复用传感技术,设计了可调谐光纤激光器作为传感系统的光源。基于耦合模方程的理论,对匹配光栅调谐光纤激光器波长扫描寻址解调方法进行了理论分析和实验研究。实验中采用可调谐光纤激光器对由4个光栅组成的两个光栅串成功地进行了波分和时分复用传感,实验获得的应变分辨率为2.9με/step。该传感系统具有经济实用性、信噪比高、可复用数目大等特点,对于多点检测的传感网络具有较大的实用价值。

基于可调谐半导体激光器的高分辨率多路复用光纤光栅波长解调系统

构建了一套高分辨率的可复用光纤光栅波长解调系统.采用波长调谐范围为1 546nm至1 558nm的紧凑型可调谐半导体激光器作为光源,来提高系统的紧凑性、波长分辨率以及响应速度,加入标准气室作为波长基准以提高系统的长期稳定性.使用多个电极电流共同调谐的办法,实现了在12nm范围内半导体激光器波长分辨率高达1pm的准连续波长扫描.利用重心算法提高光纤光栅中心波长的解调精确度和稳定性,并对解调过程进行模拟.解调系统的波长分辨率优于1pm,精确度接近2pm.整个光纤布拉格光栅温度传感系统在1 550nm附近实现了0.1℃的温度分辨率.

可调谐紫外激光器研究进展

介绍了调谐紫外激光器的应用及各种产生调谐紫外激光输出的原理和方法 ,并对其进行对比 ,指出紫外调谐激光器向全固体化、小型化发展的趋势 .

双光纤光栅法-珀腔可调谐窄线宽激光器

基于游标原理,利用一对自由谱宽(FSR)略有不同的光纤布喇格光栅法布里-珀罗腔(FBG-FP)作为模式选择器件,设计了一种新颖的环形腔光纤激光器。从理论和实验上研究了该激光器的特性。通过对可调谐FBG-FP应力调谐,在1552.240～1552.912 nm范围内,以96 pm为平均间距,获得了8个由固定FBG-FP的透射谱所确定的窄线宽稳定激光输出。8个输出波长的平均功率为-17.66 dBm,波动在0.7 dB范围内。当泵浦光的功率为95 mW的时候,输出信号的信噪比均大于50 dB。实验上每隔1 min用光谱分析仪(OSA)对输出光波长自动扫描,记录的输出光波长漂移在数皮米范围内,且功率的波动小于0.1 dB。这种可调谐的窄线宽光纤激光器在光纤通信和光纤传感方面有潜在的应用价值。