锥形激光放大器系统温控电路设计及调试

温度对于锥形激光放大器(TA)的输出特性影响较大,为了保证TA芯片处于合适的工作温度,需要设计温控电路对芯片温度进行实时高精度调控。文中设计包括温度设定电路和温度主控电路在内的温度控制系统,通过小体积的硬件电路实现了温度的高可靠比例积分(PI)调节功能,并给出了PI参数的整定方法以提高控制模块响应速度与控制精度。实验结果表明,在设定温度25℃,工作电流2.0 A的条件下,注入35 mW种子激光,采用该温控系统的锥形激光放大器输出功率可达额定值1 W,且具有较好的长期稳定性和快速响应的突出优点,可以满足对高质量激光光源的需求。

一种分布反馈注入放大半导体激光器的研制

研制了一种小型大功率半导体激光器系统。将分布反馈半导体激光器输出的小功率光注入到锥形芯片放大器后实现功率放大,得到功率大于700 mW,波长连续可调谐范围大于1 nm的输出激光。该激光器系统不但结构紧凑、输出功率稳定,而且操作方便。该系统可在激光冷却与囚禁、超冷量子气体、量子信息、原子频标及相关空间实验研究中得到应用。

用于Rb原子冷却系统的半导体激光放大(TPA)装置

报道了我们最近研制的780 nm半导体激光放大装置。激光放大管采用Eagleyard公司生产的(EYP-TPA-0780-01000)半导体锥形放大器,当输入的种子源激光功率为25 mW时,放大器输出的激光功率达600mW左右,该光束经过透镜整形,声光调制器频移,然后耦合到单模保偏光纤后,输出功率达110 mW。该激光放大装置可很好的用于高密度冷原子的俘获。

高功率高光束质量锥形半导体激光器

锥形半导体激光器具有不同于普通条形半导体激光器的优异性能。采用脊形波导和锥形功率放大器,并首次采用双八字形隔离槽抑制脊形区和锥形区周围的光反馈,且优化设计了外延片波导结构,实现了激光器高亮度、高光束质量的光输出。锥形激光器在输入电流为7A时输出功率达到3.5W,光束质量M2维持在2.5左右,出射光束垂直发散角为40°,水平发散角为3.9°。基于器件发散角比较小的优点,利于在后期光纤耦合时具有比较高的耦合效率。

原子干涉仪多频时分复用激光放大控制系统

研发了一种多频时分复用锥形激光放大控制系统。通过控制种子激光的输出频率和工作时序,此系统可以实现高隔离度单频、比例可调双频、复合多频调制三种不同模式的激光放大。实验研究了该控制系统的光学特性,结果表明输出线偏振激光束间的消光比达30 dB,不同工作模式的切换时间为100 ns。该系统可提高激光器的利用效率,适用于原子干涉精密测量物理及原子干涉仪应用技术等对激光输出功率、集成度要求较高的领域。

具有线性张角结构和非线性张角结构的锥形激光放大器的分析

利用分步傅里叶算法求解锥形半导体激光放大器中的稳态行波方程,对线性张角结构和非线性张角结构波导形状的激光放大器进行光学和热学性质的数值模拟。通过比较两种结构的激光放大器的输入电流-输出功率曲线,输入功率-输出功率曲线和光丝形成数量,研究放大器中光丝的形成机理,解释两种激光放大器中不同光场分布的原因。结果表明,非线性张角结构的放大器不仅能使增益分布和光场分布更契合,而且能减小波导边缘反射光和入射光的耦合,所以有着更高的光光转换效率和更稳定的模式输出。

GaAlAs高功率短波长超辐射集成光源

为解决超辐射发光管输出功率低的问题,利用半导体锥形光放大器对超辐射光加以放大,并采用直接耦合方式将超辐射发光管与半导体锥形光放大器进行单片集成,器件初步采用了GaAlAs SQW双异质结和氧化物条形增益波导结构。实验结果表明,该器件的锥形放大器可将超辐射发光管发出的光放大22dB,在脉冲条件下超辐射输出功率达580mW。

1.3W单频、宽调谐锥形半导体激光放大系统

报道了最大输出功率为1.3W,波长为910～930nm的单频、可调谐锥形半导体激光放大系统,研究了锥形半导体放大系统输出功率随注入电流和种子光功率的变化。功率为13.6mW、波长为920nm的单频种子光经隔离器和聚焦透镜后,功率减小为12.4 mW;入射到注入电流为4 A的锥形放大器中时,输出激光的功率可达1300mW,增益达到20.21dB,线宽为660fm。当种子光功率从0增大到13.6mW时,放大功率随之增大。该系统获得的激光可以用于四倍频后窄线宽连续可调谐中(深)紫外激光的研究。

1015nm半导体激光放大系统的实验研究

报道了波长为1015 nm的大功率单频半导体光放大器的设计与研制,实验研究了不同注入光功率和不同温度下,放大器输出光功率与注入电流的依赖关系。结果表明:当波长为1015 nm、功率约为30 m W的种子光注入到半导体激光放大系统中,并把该放大器的注入电流增加到5 A时,其输出的激光功率高达1600 m W,相应的放大倍数可达17.3 d B,且放大器输出功率随温度的降低而增大。此外,还观测了半导体光放大器输出功率的稳定性,发现该放大器可长时间保持稳定工作。因此,该1015 nm激光放大系统可用于掺杂稀土离子晶体的激光冷却,四倍频后还可用于汞原子光钟的实验研究。