超宽调谐(2.6~5μm)中红外皮秒脉冲激光的研究

在超快脉冲激光中,超宽调谐通常应用于超连续谱产生、光谱分析和调制等多个领域。文章利用皮秒脉冲同步泵浦技术,搭建了一种基于MgO:PPLN晶体的“Z”形光参量振荡器,通过具有扇形周期极化的晶体在中红外波段产生了高功率、波长超宽调谐(2.6~5μm)的皮秒脉冲激光源输出。该振荡器由五镜一晶体组成,这五镜片的选择和精确调整是提高光参量振荡器输出性能的关键因素,采用波长为1.064μm的Nd:YVO_(4)皮秒脉冲激光源,选择周期在26~32μm可调谐的MgO:PPLN晶体,最大泵浦功率为15W时,2.66μm、3.44μm和4.99μm处获得了最大输出功率分别为3.41W、2.78W和0.52W的闲频光,相应的光-光转换效率分别为58%、55%、15%,测量到中红外光谱谱宽为2.37nm(2615nm)、Δλ=1.87nm(3687nm)、Δλ=1.30nm(4992nm),观察到在没有任何窄化光学元件条件下长脉冲随波长光谱谱宽具有线性变窄的过程。在2.6~4.5μm波段的激光输出功率均大于1W,实现了高功率,波长超宽调谐的中红外皮秒激光的连续输出。窄谱宽超宽调谐中红外皮秒脉冲激光为超快过程研究和应用领域提供了一种强大的工具。通过优化波长调谐范围和脉冲宽度能够满足不同领域对中红外激光的高要求,对推动相关领域的研究和发展至关重要。

宽光谱多参数激光告警探测研究

随着激光技术的发展,激光武器得到了快速发展,针对来袭激光的威胁,激光告警也成为目前各国发展的重点,不同的激光告警系统探测不同的参数,根据告警参数采取相应的躲避和反击措施;目前激光告警主要探测参数有来袭激光方位角、俯仰角、激光波长、激光脉冲宽度等,但现有激光告警系统无法实现多参数的同时探测,且光谱范围窄、视场小、探测俯仰角和方位角为相对角度、无法获得绝对来袭方向。为此本文提出宽光谱波段、大视场、多参数激光告警新方法,可实现450~1700 nm宽光谱来袭激光波长、绝对方位角、绝对俯仰角、脉冲宽度多参数的高精度综合测量,该方法主要由激光脉冲宽度测量、绝对角度及激光波长测量、控制及数据处理三大部分组成。其中脉冲宽度测量模块由光学镜头、多带通窄带滤光片、高速光电探测器组成,实现来袭脉冲激光的高速光电转换;绝对角度及激光波长测量模块由光栅、大视场宽波段消色差镜头、多带通窄带滤光片、宽波段面阵探测器、三维电子罗盘组成,通过一级和零级衍射光斑位置获得来袭激光波长、相对方位角和相对俯仰角信息,结合三维电子罗盘测得的方位角、俯仰角以及横滚角,进而获得来袭激光的三维绝对方位角和绝对俯仰角。多带通窄带滤光片主要是根据常用几个军用激光波长进行选通滤光,有效滤除背景光的影响,降低系统虚警、漏警。理论分析推导具体测量方法和参数,设计宽光谱多参数激光告警探测系统样机,并进行实验可行性验证。实验结果表明,该系统的方位角视场120°、俯仰角视场96°、角度测量精度优于1°、中心波长测量精度优于10 nm、脉宽测量精度优于3 ns。该技术将为海、陆、空、天领域对来袭激光的高精度多参数综合探测奠定基础,有望提高复杂战场的生存能力。

基于人工智能的LED结温非接触式测量方法

根据LED芯片光谱的质心波长和半高全宽,构建了采用人工神经网络预测LED结温的方法。采用LED热阻结构分析系统测量不同衬底温度、不同电流下的结温,同时采用光谱仪测量相对光谱分布,选择GaN基芯片发出的蓝色光谱分布为研究对象,计算其质心波长和半高全宽,将质心波长、半高全宽和驱动电流作为输入参数,结温作为输出参数,构建人工神经网络。最后用该模型预测LED发光时的实际结温。研究表明,在采用大量数据学习后,本方法精度可以达到1.23℃,满足实际工程需求。此外,本方法不需要接触LED光源,准确性较高,具有明显的技术优势。

一种多波长多编码合束输出的新型激光源研究

为了模拟复杂条件下的激光威胁源,设计了一种基于多波长多编码合束输出的新型激光产生装置,用于检测相应的激光告警设备。采用3路波长分别为650 nm、808 nm和905 nm的激光,以STC8H单片机为核心构成编码模块,输出调制后的编码激光,通过二向分色镜将3路激光光束合成一束出射,进行了理论分析和实验验证。结果表明,合束的脉冲激光能量最高达到2.45 mJ,光束直径为6 mm,频率调制精度达到0.5 Hz,占空比调制精度达到0.1%;该装置能够实现携带不同编码信息的、不同波长的激光合束出射。该研究为激光告警设备提供了一种新的检测装置,对检测手段的改进有一定的参考意义。

光纤光栅应变时特性的研究

研究光栅的中心波长、带宽、时延在外界应力作用发生的变化 ,实验中发现光栅的中心波长、带宽随应力改变而线性变化 ,时延的线性度在光栅拉伸时变得更好 ,时延波动 (Delay ripple)减小 ,补偿量也减小 。

波谱响应函数和波宽对地表温度反演的影响

分析了波谱响应函数和波宽对红外数据反演地表温度的影响。结果表明,波谱响应函数对温度反演的影响与传感器波段设置相关,误差随波宽变大而增加。Landsat、CBERS和环境卫星等宽波段红外数据的通道辐亮度和温度的关系,用有效波长比中心波长代替积分效果更好,但都存在一定误差,针对这些传感器数据的单通道算法须考虑波谱响应的差别。窄波段的MDIS地表温度反演,有效波长比中心波长代替积分效果更好,能满足精度要求。Terra和Aqua的MODIS波谱响应函数差别很小,可相互结合提高地表温度的反演精度。

高光谱传感器光谱性能参数反演与反射率恢复

在轨高光谱传感器光谱性能参数的准确定标是数据定量应用的基本前提。文章在前人基础上,综合优化算法,实现了在不需要实测地表反射率的情况下,同时反演高光谱传感器中心波长与半值波宽(fullwidth at half maximum,FWHM)。基于模拟数据的研究结果显示,该方法在光谱性能参数偏移5 nm时,中心波长反演误差小于0.1 nm,FWHM误差小于0.7 nm。将该方法应用于Hyperion数据,结果显示,Hype-rion在VNIR谱段存在明显的smile效应,在整个CCD阵列范围内,其中心波长的偏移量在-2~2 nm之间,FWHM偏移在-0.2~0.5 nm之间;在SWIR谱段smile效应不明显,其中心波长偏移3 nm左右,FWHM偏移在-2^-3 nm之间。最后在光谱重定标基础上,对Hyperion进行了大气校正,反演了不受大气及定标参数影响的地表反射率。经光谱重定标,在大气吸收波段周围由光谱定标参数变化导致的反射率突变得到了抑制。

肝癌与正常肝组织激光荧光光谱的比较研究

应用激光荧光光谱技术对人体肝癌组织与正常肝组织切片进行了研究；并用峰值波长、峰半高宽、峰不对称因子几个物理量对研究结果作了分析和比较，揭示了病变与正常肝组织之间光谱的差异，为激光荧光光谱技术应用于肝癌诊断提供有用数据。

兼容多波长及多脉宽输出的频率转换系统设计

通过对多种频率转换方案的深入对比分析,设计了一套兼容多波长及多脉宽高效输出的频率转换系统。采用"Ⅱ+Ⅱ"类双晶体级联的方式,可以实现"偏振失配"三倍频和Ⅱ类双晶体正交级联二倍频两种模式间的快速切换。通过数值模拟程序优化了晶体构型,结果表明,当两块晶体厚度均为10mm时,可以兼顾低功率长脉冲和高功率短脉冲对效率和稳定性的需求。

对称梯形脊波导传输特性的FDTD的分析

为了研究正梯形和倒梯形对称双脊波导的传输特性,采用时域有限差分法,计算了窄边与宽边比为0.45的条件下,脊的几何尺寸在中间位置连续变化时的传输特性,得出其TE模式的截止波长、单模带宽,并且给出了上述特性与波导尺寸之间的关系曲线。结果表明脊间距越小,单模带宽越高,倒梯形对称双脊波导的截止波长较同尺寸矩形和梯形要大。所得结果对波导器件的设计有重要参考价值。

光的干涉与衍射的Matlab仿真及其实验观测

利用Matlab仿真模拟了双缝干涉随缝宽变化的光强分布曲线,结果表明随着缝宽的增大,干涉条纹受到单缝衍射的调制,最终变成双缝衍射。通过实验观测了不同缝宽的双缝干涉与衍射图样,发现缝宽较大呈现的是双缝衍射现象,缝宽减小后才观测到明暗相间、等间距的双缝干涉条纹,与模拟结果一致。同时根据光的双缝干涉与单缝衍射所测数据测定了激光波长。通过从理论与实验上对光的干涉与衍射的探究,直观地展示干涉与衍射条纹分布特点,这能加深对光的干涉与衍射的理解和掌握。

一种用于光时域反射仪的1550nm半导体激光器

光时域反射仪(OTDR)是通信链路中光纤特性测试的专用仪器,半导体激光器是OTDR的关键元器件,激光器的性能直接影响OTDR的测试距离、测试精度等。为适应OTDR的应用需求,提出并研制了一种非对称分别限制(SCH)激光器,SCH结构可有效提高激光器的输出功率和斜率效率。同时,采用应变多量子阱结构来提高器件的温度特性。研制的1 550nm±20nm工作波长的激光器,其单模尾纤输出功率大于等于60mW(工作电流300mA,25℃),激光器上升/下降时间小于1ns,完全满足OTDR长距离、高精度测试的使用要求。

注入锁定掺铒光纤环形腔激光器及波长调谐技术

研究了掺铒光纤环形腔激光器(EDFRL)的注入锁定现象,提出了一种实现可调谐的单纵模EDFRL波长及功率稳定的新方法,即利用注入锁定技术向法布里-珀罗可调滤波器结合复合腔结构的EDFRL腔内注入低功率的连续光,使某一纵模在注入连续光的基础上起振.这个纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而与注入信号发生锁定,实现激光器输出光谱的稳定.实验得到激光器在1527.4～1561.9nm范围内波长可调,输出功率>0.6dBm,信噪比(SNR)>43dB;输出光波长与功率抖动分别<0.01nm和≤0.02dB,且线宽约为1.4kHz.

斜入射F-P型薄膜滤光片消偏振膜系的仿真分析

滤光片在斜入射时,S偏振光和P偏振光的中心波长及通带宽度会发生分离现象。本文由一种膜系设计方法,采用三种不同折射率材料,得出多层膜系结构。分别对单腔和三腔的三种实例膜系进行了计算求解及仿真分析,结果表明此方法设计的多膜滤光片具有良好的消偏特性。

非晶硅薄膜光吸收系数的研究

用化学气相沉积法制备非晶硅薄膜,测量了样品的光吸收系数及其波长区域范围。测得在最佳工艺条件下,非晶硅薄膜的光吸收系数随入射光波长增大而减小,随衬底温度升高而增大,随射频功率和反应气体流量的增大而减小,在700nm附近的光吸收系数不低于1×103cm-1,满足高性能液晶光阀对光电导层的性能要求。

用芯片光谱特征参数表征双荧光粉转换型白色LED结温

采用正向电压法测量不同衬底温度、不同电流驱动时,双荧光粉转换型白色LED的结温,同时采用光谱仪测量归一化光谱分布.选择芯片的蓝色光谱,计算其质心波长和半高全宽,得到质心波长、半高全宽、驱动电流和结温四者之间的变化规律图.然后根据实际点灯状态下芯片的光谱特征参数,结合规律图计算得到实际结温.研究表明:对于环境温度变化引起的结温变化,(B+Y+R)/B法与本文方法准确度相当,测量误差均为2℃左右,无统计性差异.对于电流变化引起的结温变化,本文方法误差仍然约为2℃,而(B+Y+R)/B法误差与电流正相关,变化率为0.048℃/mA.同时在点灯6周内,本文方法误差仅4℃.因此,本文方法不仅适合因环境温度和驱动电流变化引起的结温变化,且无需重新校准,能准确测量长时间点灯LED结温,具有明显的技术优势.

双层交叉叠合式共振亚波长光栅

提出了一种防伪光栅结构-双层交叉叠合式共振亚波长光栅,其特点是可以展宽共振亚波长光栅的共振波长宽度,使得当将其应用于防伪时能得到更佳的光变效果。分析了半峰全宽展宽的原理,指出共振宽度值的大小依赖于耦合到光栅波导层内一级衍射光的能量。优化设计了此种光栅的结构参量。用矢量衍射理论对该结构的共振特性和制作工艺误差进行了研究。研究表明:这种防伪光栅的共振光谱峰值并不随着入射角的改变而降低,共振半峰全宽最大值约为同等条件下基本共振光栅结构的7倍,该结构的共振性能对光栅制作误差不是很敏感,是一种应用价值较高的防伪光栅结构。

基于法布里-珀罗干涉仪的太赫兹波波长测试方法

太赫兹波波长的测量在其科研和实际应用中显得日益迫切和重要。阐述了由两个平行的金属网栅构成的Fabry-Perot(F-P)干涉仪测量太赫兹波波长的原理和方法,对金属网栅的参数设计原则进行了论述,从理论上分析了此方法的可行性,并根据此原理推出了计算太赫兹波线宽的公式。设计制作了测量92.9μm赫兹波的金属网栅。为太赫兹波波长测量和谱线线宽估算提供了理论参考。

基于XGM波长变换系统中变换脉冲上升时间和脉冲宽度的研究

本文首先对半导体光放大器 ( SOA)中影响载流子寿命的因素进行了简单的理论分析 ,建立了 SOA中动态载流子的模型 ,并且用这个模型分析了在 2 .5Gb/s非归零码 ( NRZ)条件下 ,基于交叉增益调制 ( XGM)波长变换系统中 ,泵浦光和信号光不同功率组合、不同波长组合 ,SOA的不同偏置电流等条件对变换脉冲的上升时间和脉冲的半高全宽的影响 ,并对结果进行了理论上的解释 .

808nm波长锁定大功率半导体激光器列阵

大功率半导体激光器列阵（DLA）具有功率高、电光转换效率高、可靠性强、寿命长、体积小及成本低等诸多优点,但其波长随温度变化较大,光谱线宽较宽,这些缺点直接限制了其实际应用。为了解决此问题,采用体布拉格光栅（VBG）构成波长锁定大功率半导体激光器系统。体布拉格光栅可以把波长锁定,同时把光谱线宽压窄,从而有效改善了DLA波长漂移和光谱线宽的情况。在载体水冷温度为30~60℃时,大功率半导体激光器列阵自由运行,波长温度漂移系数为0.26nm/℃,光谱线宽为2~3nm。当采用体布拉格光栅作为外腔反馈后,DLA的光谱线宽被压缩到了1.2nm,波长稳定在体布拉格光栅波长807.1nm附近,波长温度漂移系数小于0.005nm/℃。