1300nm应变补偿量子阱激光器光电性能研究

为了提升1300nm半导体激光器的光电特性,采取k·p方法的激光器模拟软件SiLENSe设计了GaAsSb/GaAsP/InGaAsSb应变补偿激光器,调控了有源区的能带结构,并对该结构进行了仿真计算。结果表明,与传统InGaAsSb/GaAsSb有源区对比,应变补偿结构LD2阈值电流从135mA降低至95mA。在15 A的注入电流下,工作电压从138 V降低至125 V,其输出功率从107W提高到121W,电光转换效率从521提高至646。这主要由于在势垒中引入张应变改善了有源区的能带结构,从而使载流子的泄漏受到抑制,器件性能得到了显著提升。该有源区的设计将对制备高性能中红外单模半导体激光器具有重要的理论参考价值。

回流式水冷超薄多层镜的研究

从理论和实验上讨论了水冷铜镜变形的规律，从而设计出多种多层镜，其中回流式多层镜在０．１３ＭＰａ通水压力下净吸收８６．９Ｗ激光功率时，总变形仅０．１０μｍ，约为同等条件下普通水冷铜镜变形量的１／４０。

808nm无铝有源区激光器研究

外延生长了InGaAsP/GaInP/AlGaInP无铝有源区808 nm激光器材料,制作了标准准连续(QCW)单条器件。结果表明,器件工作波长为808 nm,腔面未镀膜时,其阈值电流密度为286 A/cm2,斜率效率为1.2 W/A,内损耗为2.1 cm-1,内量子效率为0.87。镀膜后,阈值电流密度为300 A/cm2,180 A时的输出功率为180 W,斜率效率大于1.15 W/A。在载体温度为60℃时,准连续工作3×108个脉冲后,功率下降小于5%。

超大模场双包层光纤的制备与性能测试

阐述了大模面积有源光纤的基本原理,介绍了有源光纤的制备过程。针对目前国内大模场有源光纤制备技术中存在的问题,从传统结构大模面积光纤的制备工艺入手,对有源光纤预制棒制备工艺进行了理论分析和实验优化,通过采用多次沉积等新技术,解决了有源区面积难以增大等问题。最终制备出纤芯直径95μm的传统结构的超大模场有源光纤,并实现了激光输出。

高峰值功率中红外2.8μm脉冲光纤激光器

采用中心波长为975nm半导体激光器泵浦高掺铒氟化物双包层光纤Er：ZBLAN，并在谐振腔内插入主动调Q元件，获得了工作频率为1～10kHz的2．8μm激光主动调Q脉冲输出．在工作频率为10kHz条件下，获得了最大单脉冲能量为134．5μJ、脉宽为127．3ns、峰值功率为1．1kW的脉冲输出．

InP基高功率短波长量子级联激光器设计

阐述了InP基高功率短波长量子级联激光器(QCL)的设计原理和设计方案。从有源区设计模型出发,介绍了器件的理想和实际载流子传输路径,进而指出有源区设计的发展趋势和方法。根据器件的发展进程,综述了双声子共振设计,非共振抽取式设计,超强耦合设计,深阱设计,浅阱设计,短注入区设计等先进设计方案,这些设计方案使得QCL在低温下的电光转换效率在50%以上,最大室温连续输出功率超过3 W,而器件的特征温度T0和T1的最大值分别达到383 K和645 K。针对量子级联激光器的短波长高功率提供的先进设计方案扩大了QCL在民用与军用领域的应用前景,该设计方案亦可为其它波段量子级联激光器实现室温高功率的设计提供借鉴。

整只配网用避雷器大电流耐受能力试验研究

配网用避雷器一般采用复合外套避雷器,大电流耐受能力是制约避雷器性能的重要因素,为此,对此进行深入试验研究。根据标准要求,配网避雷器应通过65kA的大电流冲击耐受试验。但是实际试验结果表明:在电阻片大电流冲击耐受试验通过的情况下,装有相同电阻片的整只避雷器的大电流冲击耐受试验却难以通过。因此选用5家国内有代表性的电阻片生产厂生产的电阻片和整只避雷器为研究对象,对复合外套避雷器整只大电流冲击耐受能力进行了系统试验研究。研究表明,导致复合外套避雷器整只大电流冲击耐受能力下降的主要原因是工艺问题,其次是电阻片大电流通流能力不够,还有就是其内部绝缘件使用不当和质量差。试验还表明,采用管形结构设计的避雷器大电流耐受能力最好;大电流耐受能力不足是强雷地区配网避雷器故障率高的首要原因,而避雷器结构、工艺、制造质量及电阻片尺寸是主要制约因素。

喀喇—昆仑山区引水发电洞高地温现象及成因探讨

地热资源作为一种可再生的清洁能源已经得到广泛的应用,然而往往由于地热资源的存在,对地下工程的设计与施工带来一些麻烦;国内外已有很多工程遇到了高地温问题,其中极具代表性的为地处喀喇—昆仑山区的布伦口—公格尔水电站引水发电洞和齐热哈塔尔水电站引水发电洞。本文介绍了两条引水发电洞施工过程中遇到的高地温现象,如洞壁岩体温度最高分别达到97℃和119℃,沿裂隙喷出蒸汽温度最高分别达到140℃和174℃;持续高温洞段长度分别为4km和3.5km,其中齐热哈塔尔水电站引水发电洞洞壁岩体温度超过90℃的洞段长度超过900m。论文从区域构造环境、地热资源赋存特征、不良的地下水循环条件以及导热体的存在等4个方面分析了该区域内地下工程高地温现象的成因;进一步提出了地热资源赋存区域地下工程勘察过程中应注意的问题。本文从国内外地下工程施工过程中遭遇的罕见高地温现象研究出发,认为活跃的区域构造环境与高的区域热流背景值是导致喀喇—昆仑山区地下工程施工过程中遭遇高地温现象的本质原因。

大功率半导体激光器防反射光损伤技术研究

反射光损伤影响了大功率半导体激光器在工业加工中的进一步应用,为了解决大功率半导体激光器工业应用中遇到的问题,对大功率半导体激光器防反射光损伤技术的研究具有重要意义。利用半导体激光线偏振光的特性,采用偏振分光镜和λ/4波片的组合装置,实现大功率半导体激光器的主动防反射光损伤;结合利用光电监测单元对反射光强度进行监测,反射光强度高于损伤阈值时,关闭激光输出,实现被动防反射光损伤,研制出了既具有主动防反射光损伤功能又具有被动防反射光损伤功能的防反射光损伤装置,可应用于工业加工用的大功率半导体激光器中。

大功率半导体激光器的发展现状

介绍了无铝激光器、宽波导激光器、展宽条形激光器及其它类型激光器（如低限制激光器）。

高功率掺镱有源光纤研究及发展

本文介绍了国内外高功率掺镱有源光纤制备技术的研究及发展。

利用等效电路分析提高1550nm脉冲半导体激光发射模块性能

为适应人眼安全激光主动探测应用对探测激光高功率、窄脉宽的要求,提出了一种利用等效电路模型分析提高1550nm脉冲半导体激光发射模块性能的方法。基于特定激光器参数建立对应的等效电路模型,并将模型引入发射模块脉冲驱动电路,通过仿真分析,得出影响模块高功率、窄脉冲激光输出特性的关键因素。将优化后两种封装的激光器接入设计制作的脉冲激光发射模块进行输出激光脉冲测试,实测结果验证了仿真的准确性,说明等效电路分析方法可应用于评价及优化提高激光发射模块的性能。最终获得了最大输出功率20W以上、脉冲宽度小于10ns的光脉冲,该模块实现了高功率、窄脉冲的激光输出。

850nm有源区无铝高功率SCH-SQW激光器

设计并制作了条宽 10 0 μm ,腔长 1mm的有源区无铝高功率SCH SQW激光器 ,室温连续输出功率达 1W ,阈值电流密度为 46 0A/cm2 ,外微分量子效率为 0 6 8W/A ,激射波长为 849nm(腔面未镀膜 )。

一种新型有源镜激光器定标放大实验

基于大口径片状Nd∶YAG介质,采用双色膜技术设计并研制了高效率V形有源镜(AM)激光器。该激光器有四个模块,每个模块包含两片大口径Nd∶YAG片状介质。实验结果表明,四模块工作时,该激光器的脉冲输出能量为47 J,全系统效率达到了1.2%,斜率效率约1.3%,与理论预期值符合。同时利用该激光器的模块化设计特点,重点研究了单脉冲激光输出与模块数目的定标放大关系。结果表明,激光器的输出能量与模块数目基本呈线性关系,显示出该多模块有源镜激光器的定标放大优势,适合高平均功率运转。

百焦耳级有源反射镜钕玻璃激光放大器

搭建了一套氙灯抽运的有源反射镜钕玻璃激光放大器系统。实验研究了有源反射镜钕玻璃激光放大器的增益特性及能量提取。钕玻璃几何尺寸为380mm×160mm×30mm,掺杂浓度为2.2%(质量分数)。充电电压为23kV时,实验测得系统的小信号增益系数为0.056cm-1,储能效率为2.0%。充电电压为22kV时,输出激光光斑尺寸为126mm×126mm,脉冲宽度为5ns;预放注入能量为6.67J时,激光放大系统获得最大为349J的能量输出。系统静态波前峰谷(PV)值为8.38λ。

大功率CO_2激光器非平衡态合成WO_3／Fe_2O_3新型陶瓷催化剂──Ⅱ．WO_3／Fe_2O_3烯烃歧化反应催化剂的催化活性

用大功率ＣＯ２激光器熔制ＷＯ３／Ｆｅ２Ｏ３新型烯烃歧化反应催化剂。考查了催化剂组成、激光功率及熔炼时间与丙烯歧化反应催化活性之间的关系。

稀土发光的视角探讨固体中热致离子迁移行为

固体中离子的热致迁移/扩散行为不仅影响材料制备、加工和性能,而且还是决定器件寿命的关键因素之一,特别是在高功率激光放大和高功率激光显示等领域。固体中离子在器件或激光热效应下的迁移是短程的、无规则运动,并与点缺陷密切相关。现有的分析手段并不能简单快捷、原位地表征光功能材料中热致离子迁移行为。综述了在稀土掺杂的光功能材料中利用稀土离子自身的发光来探索离子的迁移行为和材料微结构的变化。第一部分先概述了Er^3+离子变温上转换发光与热激活的离子迁移间的关联及其证据,包括离子迁移的起始温度、离子跳跃距离及发光响应距离的估算;第二部分概述Er^3+上转换发光响应热致离子迁移行为的阐释;第三部分探讨了热激活离子迁移导致的材料性质变化如热导等与相应的Er3+发光的变化,以及探测光源热效应对材料的影响;第四部分展示了其相关的潜在应用;最后对本领域作简单总结并展望未来在某些固体化学基础问题研究中的应用。

高重复频率大能量锁模激光器技术

建立了一套以主动-主动瞬态锁模激光器为主振荡器,一级双程预放大和两级单程放大组成的高重复频率大能量锁模激光系统,并采用了精密腔长调节、单脉冲选择、热退偏补偿及抗高功率密度光损伤等关键技术。在频率20 Hz时,1064 nm单脉冲激光输出能量≥500 mJ,脉冲宽度为300 ps,发散角≤0.8 mrad,外触发与出光时间抖动为±15 ns。用BBO晶体倍频,532 nm激光输出能量≥240 mJ,转换效率≥45%。该激光器已用于远程人造卫星测距,工作脉冲次数≥2×108,测距精度2 cm左右。

基于封装原型的半导体激光器热分析建模研究

为了在热仿真时得到可靠的有源层温度分布,采用基于芯片封装结构原型的808 nm高功率半导体激光器单管有限元模型,引入条型区、热沉覆铜层和键合引线等影响因素,研究了高功率半导体激光器单管稳态工作时有源层的热分布特性。在简易模型的基础上分别单独引入并计算了条型区、热沉覆铜层和键合引线对器件有源层平均温度的影响,将这些影响因素同时引入得到了本文新模型,并使用该模型和简易长方体堆叠模型仿真了半导体激光器单管稳态工作下的温度分布,得到有源层的平均温度分别为42.089℃和46.405℃,使用实验数据计算得到器件有源层的平均温度为41.708℃,简易模型的仿真结果误差为11.26%,本文模型的仿真结果误差为0.91%。对同一封装结构参数、不同转化效率和波长的多个高功率半导体激光器单管进行了热特性计算,进一步验证本文模型仿真结果的准确性。