低温808 nm高效率半导体激光器

为了提高低温工作环境下808 nm半导体激光器的输出特性,深入研究了电光转换效率的温度特性。结合载流子泄漏抑制和器件串联电阻的优化考虑,从理论上深入分析了有源区量子阱内的载流子限制现象,提出针对低温工作环境下的势垒高度及相应的量子阱结构设计方法,包括势垒层的材料组分、厚度等重要参数的优化,极大地改善了器件在低温工作环境下的性能。采用优化后的外延结构,制备了腔长2 mm的半导体激光巴条。在工作温度-50℃、注入电流为600 A时,巴条输出功率达到799 W,电光转换效率为71%,斜率效率为1.34 W/A;注入电流为400 A时,器件达到最高电光转换效率73.5%,此时的载流子限制效率约为99%,串联电阻为0.43 mΩ;在-60~60℃温度范围内,中心波长随温度的漂移系数为0.248 nm/℃。

全固态连续228 nm深紫外激光器研究

采用V型腔腔内二倍频和透镜聚焦方式腔外四倍频结构,基于Nd:YVO_(4)准三能级激光系统914 nm基频光级联非线性光学频率变换获得连续波228 nm激光输出。在通常情况下,与脉冲运转方式相比,连续运转激光实现透镜聚焦腔外倍频需要较高的平均功率和较好的光束质量。为了获得较高457 nm连续激光输出性能,理论计算V型腔分臂的长度变化对腔内不同位置光斑大小的影响;实验研究了V型腔不同分臂长度对LD端泵Nd:YVO_(4)/LBO产生457 nm激光输出性能的影响。最终,在泵浦功率为26 W时,获得功率为2.2 W的TEM_(00)模连续波457 nm激光输出,利用I类临界相位匹配BBO晶体对其进行腔外倍频,获得功率为6 mW的228 nm连续波深紫外激光,激光光斑呈椭圆形,一小时内功率稳定性为1.8%。

4μm波段宽谱可调谐外腔量子级联激光器

3~5μm中红外波段激光在气体分子传感、空间光通信、差频太赫兹产生等领域中有广阔的应用前景。研究了一种4μm波段宽谱可调谐外腔量子级联激光器,设计了一种以Littrow结构为基础的紧凑便携可调谐激光器模块。在激光器模块中采用同一个量子级联增益芯片,分别使用刻线密度为450 line/mm和300 line/mm的闪耀光栅组建了不同的外腔。当采用刻线密度为450 line/mm的闪耀光栅时,注入电流303 mA下的输出光功率为7.30 mW,具有380 nm的调谐范围(3774~4154 nm),边模抑制比为20 dB,出现高阶模式激射现象;当采用刻线密度为300 line/mm的闪耀光栅时,303 mA注入电流下的输出功率为5.24 mW,调谐范围为297 nm(3779~4076 nm),边模抑制比为20 dB,出现基模激射现象。由此可见,采用不同的外腔配置,可以分别获得满足高精度波长调谐和高光束质量要求的激光器性能。

LD端面抽运全固态声光调Q228.5nm深紫外激光器

采用三镜折叠V型谐振腔、声光调Q技术和三硼酸锂(LBO)晶体,对二极管端面抽运Nd∶YVO_(4)的914 nm基频光进行腔内倍频,实现了457 nm激光输出,利用I类相位匹配偏硼酸钡(BBO)晶体对457 nm蓝光进行腔外倍频,获得了228.5 nm深紫外激光。当抽运功率为17 W时,获得了平均功率为10 mW的228.5 nm深紫外激光输出,脉冲宽度为64.26 ns,重复频率为10 kHz。2 h内的激光输出稳定度为±2%。

椭圆芯类矩形保偏光纤的设计及其双折射特性

为了进一步提高传统保偏光纤的双折射,设计了一种高双折射椭圆芯类矩形保偏光纤,该光纤具有一个椭圆芯和两个对称的类矩形应力区。采用数值模拟的方法,全面研究了类矩形应力区的尺寸和纤芯的椭圆度对保偏光纤双折射特性的影响。通过优化参数得到椭圆芯类矩形保偏光纤在1550 nm波长下的双折射为8.0794×10^(-4),与传统熊猫型保偏光纤的双折射相比增加了近一倍。此外,还研究了所设计光纤在C通信波段(1530~1565 nm)内双折射与波长变化的关系。该光纤结构简单,具有应用于光纤通信和光纤传感领域的潜力。