基于光导半导体的MHz高重频可调谐脉冲产生技术研究

随着微波光子学的发展,新型光导微波技术利用高重频脉冲簇激光,入射到线性光导半导体器件中产生可调谐高功率电磁脉冲的方式受到广泛关注。SiC光导半导体开关(PCSS)具有高击穿场强,高饱和载流子速率,高抗辐射能力,高热传导率和高温工作稳定性等优点,是产生高重频、高功率、超短脉冲的重要固态电子器件。介绍了一种基于钒补偿半绝缘4H-SiC PCSS的MHz重复频率亚纳秒脉冲发生器。该发生器采用1 MHz,1030 nm可调谐光脉冲宽度的激光簇驱动源,4H-SiC PCSS的厚度为0.8 mm。整系统可得到最大输出电功率176 kW、最小半高宽约为365 ps的MHz重频短脉冲。

基于可调谐脉冲激发的血糖浓度光声无损检测研究

利用光声技术对血糖浓度无损检测进行了初探，搭建了一套可调谐脉冲激光器激发、聚焦超声探测的光声无损血糖检测系统，采用前向探测模式、前置预放大、GPIB—USB总线传输和LabVIEW软件开发平台，实现了葡萄糖水溶液的光声信号实时采集。实验得到了质量浓度为0～300mg／dL的葡萄糖水溶液的实时光声信号，并在1300～2300nm近红外波段内对不同浓度的葡萄糖溶液进行波长间隔10nm的连续扫描激发，得到不同浓度在不同激发波长下的光声峰峰值。利用差分和一阶导数谱方式得到葡萄糖特征吸收波长，对优选的多个特征波长利用最小二乘拟合算法建立了浓度和光声峰峰值数学校正模型，并对多个特征波长下建立的校正模型进行浓度反演对比，以预测均方根误差最小为标准，筛选出两个浓度预测结果相对较好的特征波长。

掠入射光栅调谐脉冲染料激光器的复合腔研究

从理论上分析了掠入射光栅调谐复合腔染料激光器的运转特性,得到了复合腔激光线宽变窄与输出能量增加的条件,实验结果与理论一致。

可调谐脉冲钛宝石光纤激光器

报道了用脉冲调Ｑ－Ｎｄ：ＹＡＧ激光器倍频泵浦的掺钛宝石光纤激光器。在一根φ３５０μｍ×１１．２ｍｍ的光纤中获得了０．５ｍＪ的泵浦阈值、１５μＪ的输出能量以及５６．５ｎｍ的调谐范围。

动力调谐陀螺仪脉冲数字再平衡回路中的量程转换

本文从理论上对回路的极限环进行了分析，并作了相应的仿真，结果表明，对于Ｉ型系统来说，采样频率低于８ＫＨｚ时，系统不存在极限环。本文还在设计双刻度开关逻辑的基础上，通过对回路的数字仿真，确定出量程转换时所选用的合适阈值。

TV中μC调谐控制接口替换电路的设计

本文通过对电视机中调谐控制接口电路进行分析,提出了一种μC调谐控制接口替换电路的设计方案。

连续波与脉冲激光器在三重态-三重态湮灭上转换中的应用(特邀)

三重态-三重态湮灭上转换是一种新型光子上转换技术,具有使用连续波光源激发、上转换波长灵活可调和上转换量子效率高等优点。在该上转换过程中,三重态光敏剂吸收激发光、发生系间窜越并作为三重态能量给体,通过三重态能量转移过程,敏化能量受体,处于三重态的受体分子发生三重态–三重态湮灭,产生能发生高效荧光过程的单重激发态(即上转换发光),从而将低能量的光子转换为高能量的光子,这为提高太阳能电池的光电转换效率或光催化的效率等,提供了一种新的途径。实验中需要选用合适的激光器激发上转换体系产生上转换发光,并研究其具体光物理过程。如选用连续波二极管泵浦固体激光器(DPSSL)作为光源,激发光敏剂/受体体系进行上转换实验,可方便地研究激光功率密度对上转换发光效率的影响。此外,为了研究上转换发光的动力学过程,使用光学参量振荡器(OPO)可调谐纳秒脉冲激光器激发上转换体系,可以研究光敏剂的三重态寿命、分子间能量转移以及三重态–三重态湮灭等过程的动力学特征。文中介绍了在三重态–三重态湮灭上转换实验中连续波和脉冲激光器的使用方法。

多光子显微镜用超短脉冲激光器动态

介绍基于飞秒脉冲产生机理的多光子显微镜的先进激光技术。讨论产生多色可调谐光脉冲的几种方法。集成超快光纤激光器被认为是显微技术中的第二代飞秒激光器。利用纤芯和包层中的折射率分布实现光传输控制等先进技术被认为是第三代显微学中的激光技术。光子等的光纤结构可在１ｍ长的光纤中产生超连续光谱。

基于光电缆的分布式温度传感网络的实验研究

本文提出增加一根光纤光栅与光电缆绕制在一起,用于监测电缆中的实时温度。采用有限元分析方法,建立了光电缆温度场模型。使用可调谐脉冲激光为光源,在一根光纤上刻制多个相同中心波长的布拉格光栅,即采用全同光栅作为系统的温度传感器,当光电缆线路中温度发生异常时,反射回来的光栅中心波长发生偏移,通过检测反射光中心波长发生的偏移量可以确定光栅温度变化的大小。不同位置的光栅返回光信号所需的时间不同,通过检测和计算光返回的不同时间,可以计算出发生温度变化的光栅位置。实验结果表明,光栅的温度敏感性可以达到11.4pm/℃,光栅的测量温度与实际温度的误差在3%范围内。

基于光声光谱联合主成分回归法的血糖浓度无损检测研究

利用可调谐脉冲激光器激发联合聚焦超声探测器前向探测模式搭建了一套血糖光声无损检测实验装置。为了测试该装置的可靠性,实验中利用532nm泵浦Nd∶YAG调Q脉冲激光器激发不同浓度的葡萄糖水溶液产生实时光声信号;采用脉冲激光在近红外波段1 300~2 300nm内固定间隔波长10nm扫描方式激发不同浓度的葡萄糖水溶液,获取了不同波长下的葡萄糖光声峰峰值,利用差谱方法筛选出了多个葡萄糖的特性波长;然后采用主成分回归算法优选了三个特性波长,并建立了浓度梯度与对应三个优选波长光声峰峰值之间的数学校正模型。实验表明,葡萄糖水溶液的光声信号符合弱吸收介质的柱状光声源模型;利用建立的校正模型对校正集和预测集的葡萄糖浓度预测结果表明,葡萄糖浓度的校正和预测均方根误差均小于10mg·dl^(-1),相似系数为0.993 6。

光电缆的分布式温度传感网络

提出增加一根光纤光栅与光电缆绕制在一起,用于监测电缆中的实时温度。采用有限元分析方法,建立了光电缆温度场模型。使用可调谐脉冲激光作为系统光源,在一条光纤上刻制多个相同中心波长的布拉格光栅,即采用全同光栅作为系统的温度传感器,当光电缆线路中温度发生异常时,反射回来的光栅中心波长发生偏移,通过检测反射光中心波长发生的偏移量可以确定光栅温度变化的大小。不同位置的光栅返回光信号所需的时间不同,通过检测和计算光返回的不同时间,可以计算出发生温度变化的光栅位置。实验结果表明,光栅的温度敏感性可以达到11.4 pm/℃,光栅的测量温度与实际温度的误差在3%范围内。

互注入锁定产生双波长可调谐光脉冲的实验研究

报道了两个增益开关调制的法布里珀罗半导体激光器互注入锁定实验方案,可产生双波长可调谐光脉冲。该装置对两个结构基本相同的法布里珀罗半导体激光器做增益开关调制,产生多模光脉冲输出;然后利用两个光纤光栅作为滤波元件,通过调节可调谐光延迟线(VODL2),可使得双波长光脉冲在两个法布里珀罗激光器之间相互注入锁定,从而在输出端得到高边模抑制比的双波长光脉冲输出。然后再通过应力作用在两个光纤光栅上以改变它们的反射波长和适当调整另一个可调谐光延迟线(VODL1)长度,可得到不同的双波长的光脉冲输出,而重复频率保持524.6 MHz不变。在13.2 nm调谐范围内边模抑制比高于25 dB,系统稳定且波长调节方便。

用于产生红外脉冲的碲烯纳米片的化学气相输运生长

碲烯具有宽带吸收、高迁移率和独特的拓扑性质,在红外光学应用领域被寄予厚望。本团队利用化学气相输运方法制备了高结晶性碲烯纳米片;结合精准的端面转移技术,获得了利于光纤集成的可饱和吸收体;基于碲烯的非线性饱和吸收特性,在1.55μm波段实现了稳定的被动调Q脉冲输出,中心波长约为1558 nm,脉冲宽度约为1.44μs,重复频率在87~133 kHz范围内可调。本研究结果拓展了新型碲烯纳米材料的应用场景,为可调谐脉冲激光提供了解决方案。

超短脉冲测量规范可调谐飞秒单脉冲诊断等问题的研究

本课题的主要任务是利用基波测量可调谐光脉冲的宽度。自超短光脉冲产生以来,二次谐波相关技术一直是测量其宽度的有力工具。尤其是至飞秒时代,非用此法不能测量。近几年,钛宝石锁模激光以其可调谐和短脉冲兼而有之的特点引世人注目。可是二次谐波法是以特定的波长而言的,对可调谐多波长,该法遇到了困难。若更换谐波发生器(即倍频晶体),或转动晶体以改变匹配角,或改变匹配温度,都是很不方便的;几近无法测量。二次谐波法拾取的是谐波相关信号,从而间接地计算原始基波的脉宽。是否可以直接利用基波信息测量脉宽呢?我们认为,回答是肯定的,只要循着二次谐波法的思路。

窄脉冲宽调谐调QCr:LiSAF激光器及其应用研究

研究了窄脉冲宽调谐调 QCr:Li SAF激光器的输出特性 ,在峰值波长 850 nm附近获得了单脉冲能量为 2 1 4 m J,脉宽为 2 0 ns的稳定调 Q输出 ,线宽小于 0 .2 nm。分析了 Cr:Li SAF激光器中影响调 Q的因素和晶体损伤问题 ,研究了基于 Cr:Li

利用光孤子机制实现超宽范围波长调谐的理论和实验研究

以获得光参量啁啾脉冲放大系统主激光与抽运光两种波长、宽带、超短脉冲的产生及精密同步为目标,探索采用光孤子机制实现超宽带宽范围的可调谐超短脉冲产生.数值模拟了孤子传输过程中的时域-频域演化过程及与其他非线性效应的相互作用过程和特性.实验验证了利用光孤子机制产生可调谐脉冲的方法.同时还观察到孤子的形成、分裂、自频移等现象,在可见光到近红外波段都演示了波长可调谐的输出特性,并且与理论分析结果符合较好.

Theoretical study of all-optical NRZ to RZ format conversion with tunable pulse width based on XPM in a silicon waveguide

An all-optical format conversion from non-return-to-zero （NRZ） to return-to-zero （RZ） is presented based on cross-phase modulation （XPM） in a silicon waveguide with a detuned optical bandpass filter （OBPF）. The simulation results show that the tunable bandwidth of the OBPF leads.to RZ signals with tunable pulse width. The conversion efficiency （CE） and the pattern effect of the RZ signal are attributed to the parameters of the pump pulse and the OBPE The converted RZ signal exhibits lower timing jitter than the NRZ signal.