1.35 GHz线性调频Nd:YVO4激光器

报道了808 nm连续半导体泵浦全固态Nd:YVO4线性调频激光器实验研究。利用优化谐振腔长度、腔内插入倾斜标准具，采用温度控制、机械减震和隔绝外部环境等稳频操作，实现了稳定的1 064 nm单频激光输出，最大输出功率140 mW。利用法柏干涉仪观察单频输出，并利用刀口法测量得到的基模高斯光束质量M2为1.05。在谐振腔内插入RTP电光晶体并连接外部高压电源，通过线性电光效应改变谐振腔长度以及改变标准具倾斜角度避免腔长调节过程中的模式跳频，实现了1.35 GHz的稳定线性调频激光输出。编程控制高压电源给RTP晶体施加幅值为2 200 V的锯齿波形电压，实现了频率20 Hz，平均输出功率为85 mW周期性的调频信号输出。     

高重复率RTP电光调Q Nd：YAG激光特性研究

RTP(RbTiOPO4)是一种新型电光晶体,具有高电阻率、大电光系数、高抗光伤阈值等优点.成为理想的电光调Q晶体.采用两块4 mm×4 mm×5.3 mm的RTP晶体作为电光开关,实现了高重复率RTP电光调Q Nd:YAG 1 064 mm激光运转,获得了不同重复率、不同输出镜透过率情况下单脉冲能量和脉冲宽度与泵浦能量的依赖关系.随着泵浦能量的增加,脉冲宽度变窄,脉冲能量变大.在相同的泵浦能量下,重复率越大,脉宽越宽,脉冲能量越小.在平面渡近似下,给出了RTP电光调O Nd:YAG激光运转的耦合速率方程,数值求解方程的理论计算与实验结果相符.     

发射和接收光束同时开关的激光测距法

采用同一电光器件对发射和接收光束同时开关的原理,提出了一种新颖的激光测距方法。光源发出的连续激光被待测目标反射后,往返两次通过光源端的电光晶体,在晶体上施加边沿急速变化的电压,利用其高速响应的开关特性,同时对往返光线产生影响,截取出一段包含激光往返待测距离所需时间信息的光强变化曲线。实验中利用雪崩管电路实现了纳秒级的高压上升沿,并利用单轴晶体的双折射和全内双反射性质,用特殊结构的单块LiNbO3晶体实现了该方法的测距装置。示波器分析的实验结果验证了该方法的可行性,从而为激光测距开拓了一种新的思路。     

低压驱动复合腔电光调Q微晶片激光器

复合腔电光调Q微晶片激光器是一种集成化的固体激光器,具有体积小、基横模、单纵模、线偏振运转,输出脉冲重复频率高,脉宽窄的优点,是高重复频率、高光束质量的主振荡功率放大器(MOPA)激光系统的理想种子源。进行了低压驱动复合腔电光调Q微晶片激光器的实验与理论研究。根据理论分析,增加电光晶体长度和提高端面反射率可减小标准具透射谱半宽度,进而降低驱动电压。设计了两套激光器实验方案。实验中激光增益介质和电光晶体分别选用Nd:YVO4和LiTaO3,谐振腔尺寸小于3 mm×3 mm×2.5 mm。方案1主要研究增加电光晶体长度后的激光器输出特性,在抽运功率184 mW,240 V驱动电压下,可实现300 kHz激光脉冲输出,脉冲宽度10 ns,峰值功率9.4 W。在方案2中,通过进一步提高端面反射率,在短时间内可输出1 MHz脉冲。     

一种kHz、窄脉宽、高能量激光器的研究

kHz、窄脉宽、高能量的脉冲激光光源在激光测距领域具有广阔的应用前景。依据晶体电光调Q与窄脉宽理论,研究并设计了一种kHz、窄脉宽、高能量调Q的固体激光器。实验采用了一种适用于高占空比、高功率的LD端面泵浦构型,利用三柱透镜耦合系统将泵浦光聚焦至工作物质内,其最大光转化效率能达到27%;分别利用RTP晶体与KD~*P晶体进行高重频电光调Q对比,在近乎相同的静态输入下,KD~*P晶体调Q获得了11 m J的动态能量输出,RTP晶体的动态能量只有5.64 m J。最佳泵浦功率下,KD~*P晶体的动静比接近80%,RTP晶体动静比接近40%。最后,通过改变谐振腔的腔长,验证了短腔法实现窄脉宽激光的可行性,并在物理腔长为60 mm的情况下,获得了5.76 ns的窄脉宽激光。     

比较法测量晶体的电光系数

我们用一台旋光仪,以DKDP晶体纵向电光效应所引起的光程变化补偿其它晶体的电光效应所引起的光程变化,提供了一种简单、迅速和高灵敏度地测量晶体半波电压和电光系数的方法.采用此方法测量了典型的电光晶体ADP和KDP的横向与纵向半波电压和相应的电光系数γ_(63),以及LiNbO_3;晶体的横向半波电压与相应的电光系数γ_(22).实验结果与其他方法的测量值及文献报道的值基本一致.     

基于双晶匹配的低压铌酸锂电光削波器的研究

分析了电光削波器半波电压的关键影响因素,发现使用具有较大有效电光系数的电光晶体、合理设计晶体的横纵比是降低器件半波电压的有效手段;在此基础上,设计并制备出低半波电压的铌酸锂电光削波器。采用沿铌酸锂晶体x轴通光、z轴加电的横向电光工作模式,并利用双晶匹配的方式消除自然双折射的影响。匹配后两块晶体通光面的光学质量良好,直流高压下测得的半波电压约为900 V,动态消光比达200∶1。使用幅值为800 V、脉宽为0.95 ns、重复频率为1 Hz的脉冲高压驱动电光削波器工作时,从1064 nm连续激光中获得了脉宽为1.46 ns、重复频率为1 Hz的激光脉冲输出。     

基于RTP相位调制器的900Hz单频脉冲Nd…YAG激光器

报道了半导体激光器双端面抽运单频调Q Nd…YAG激光器。采用磷酸钛氧铷(RTP)电光晶体作为腔内相位调制器主动调谐腔长,实现单频种子注入,获得稳定的单纵模输出。采用另外一对RTP电光晶体作为调Q开关,在900Hz重复频率下,利用单振荡级获得单脉冲能量为7.5mJ,脉宽为14.6ns,线宽为45 MHz的1064nm激光脉冲序列输出。激光束在水平方向和垂直方向的光束质量M2值分别为1.30和1.36。输出激光2min的频率稳定性为1.1MHz,线宽稳定性为0.52MHz。在传导冷却结构中,实现了高频率稳定性和线宽稳定性的窄线宽单频脉冲激光的输出。     

调Q脉冲紫外光Nd∶YAG激光器的研究

研制了一种大能量紫外光脉冲Nd∶YAG激光器。由漫反射聚光腔、VRM非稳腔、电光 调Q输出高光束质量基频激光;采用Ⅱ类KTP晶体倍频与Ⅱ类LBO 晶体混频,获得紫外 355nm激光输出;单脉冲能量达140mJ,光束发散角1. 5mrad, 1064～355nm光- 光转换效率达22. 2% ,重复频率5Hz,脉宽9. 7ns,光束直径6. 5mm。     

掺Fe的钽铌酸钾钠晶体的电光及电控衍射性能

报道了掺铁(Fe)的钽铌酸钾钠(KNTN)晶体的电光及电控衍射性能。利用顶部籽晶助溶剂法生长了高质量的晶体,居里温度为15℃;利用单光束椭偏法测量了晶体的有效二次电光系数Reff,在居里温度附近,Reff高达1.05×10-15 m2/V2,电光调制能力相当于铌酸锂的19倍(利用LiNbO3的γ33=30.8×10-12 m/V,偏压为500V/mm),Reff随着温度的升高而减小。利用二波耦合实验装置测量了晶体的电控衍射性能,当施加在晶体上的电场从0增加到900V/mm时,晶体的衍射效率先增大后减小,并且在外加电场为700V/mm时达到最大值80%。结果表明,Fe:KNTN是一种优异的电光晶体和电控衍射晶体。     

Application of Wavelet Transform in Dual-differential Optical Fiber F-P Interferometric Micro-displacement Measurement System

Based on dual-differential comparing principle, an experimental system of optical fiber F-P interferometric micro-displacement measurement is introduced. It is capable of achieving the absolute displacement measurement, and wavelet transforms is adopted as theory fundament to extract the optical F-P interferometric characteristic signal and remove the noise, so its resolution can reach 0. 01 μm in the dynamic range of 0- 1 mm.     

914 nm LD泵浦RTP电光调Q的高效率Nd:YVO4激光器

报道了一种激光二极管（LD）端面连续抽运的高重频、高光光效率电光调Q Nd:YVO4激光器。采用RbTiOPO4（RTP）晶体对作为调Q元件,通过减小热效应和模式匹配技术,实现了高效率的高重频窄脉宽1 064 nm脉冲激光输出。一方面采用低吸收系数的914 nm波长抽运Nd:YVO4晶体,使晶体内热分布均匀,从而获得高量子效率的同时减小了热效应影响。另一方面通过优化泵浦光斑半径,实现泵浦光和振荡光好的模式匹配。在重频200 kHz时,获得了最高输出功率16 W,脉宽9 ns,单脉冲能量80 J,光束质量M21.2的稳定脉冲激光,泵浦吸收功率31 W,对应的光光转化效率为51.6%。据笔者所知,这是RTP电光调Q实现的最高效率的脉冲激光器。     

基于涡旋光与球面波干涉的微位移测量研究

基于涡旋光与球面波的干涉原理,提出一种物体微位移的光学测量方法。改进马赫泽德干涉光路,其中一束光照射至空间光调制器产生涡旋光束作为参考光,另一束光经透镜变为球面波后照射至物体上,两束光干涉后干涉条纹呈螺旋状分布。当物体发生微小位移时两束光的光程差改变,螺旋干涉条纹发生旋转,通过干涉条纹的旋转角度可以确定物体的微位移量。经理论分析、仿真和实验证明:基于涡旋光与球面波干涉螺旋条纹旋转角度的变化能够实时监测物体位移量的变化,同时可以有效计算物体的微位移。实验中,测量物体的产生位移量为27 nm,通过涡旋光与球面波干涉螺旋条纹旋转角度的变化实际测得物体的位移为25.75 nm,误差为1.25 nm。     

一种简单和高灵敏度测量晶体电光系数的方法——比较法

在正交偏光干涉实验装置中,用DKDP晶体的电光效应补偿其它晶体电光效应所引起的光程变化,测量晶体电光系数相对于DKDP晶体γ63的数值,提出了一种简单和高灵敏度测量晶体电光系数的方法。     

Micro-Displacement Sensor With Large Dynamic Range Based on Photonic Crystal Co-Directional Coupler

A novel micro-displacement sensor based on a photonic crystal (PhC) co-directional coupler and its sensing technique are presented. The coupler consists of a fixed and a movable PhC segments. Due to the translational symmetry of the PhC structure, this sensing technique is valid for a large displacement on the order of na (n is an integer, and a is the lattice constant of the PhC). After optimization, the outputs of the sensor are approximately sine functions of the displacement, thus it has the potential to achieve high resolution using a subdivision approach. These two characteristics ensure the large dynamic range of the micro-sensor. The properties of the micro-displacement sensor are analyzed using the coupled-mode theory and simulated using the finite-difference time-domain method     

Design,manufacture, and clamping operation of a 4-DOF piezoelectric micro-gripper

To improve the operational flexibility of the piezoelectric microgripper, a new four-degree-of-freedom piezoelectric microgripper was designed and fabricated. The clamp fingers can move both along the clamping direction and along its vertical direction. Also, clamping experiments were conducted on a φ 300 μm × 20 mm micro-shaft. Based on the transverse inverse piezoelectric effect of two groups of vertical intersections, a new configuration of a four-degree-of-freedom piezoelectric micro-gripper is designed. It can produce micro-displacement along the clamping direction and vertical clamping direction simultaneously. According to the Euler-Bernoulli beam equation, the Lagrangian function method and Hamilton variational principle are used to model the four-degree-of-freedom piezoelectric micro-gripper. Then, based on the optimization of the geometric parameters of the fingers, the static and dynamic characteristics of the microgripper are analyzed by the finite element method. After that, the micro-gripper is made using lithography, gluing, and laser cutting. Finally, the piezoelectric microgripper's static and dynamic characteristics and the micro-shaft's clamping operation are tested by experiments. The experimental results show that the maximum displacement, response time, and natural frequency of the designed micro-gripper along and perpendicular to the clamping direction agree well with the finite element simulation. The designed microgripper exhibits a promising prospect in practical micromanipulation applications.     

硅酸镓镧晶体电光调制器

用新型非线性材料硅酸镓镧(LGS)晶体制作了电光调制器,研究了单晶硅酸镓镧晶体的电光效应。利用极值法和倍频法测定了硅酸镓镧晶体的半波电压值,计算出电光系数γ11分别为1.85pm/V和1.90pm/V,对比发现倍频法比极值法实用、快速、方便。测定了在0.3～0.6328μm波长内硅酸镓镧单晶的旋光率为21.1°～2.6°/mm。利用自制的高压调制电源进行了调制实验,实验结果表明:有旋光性非线性材料硅酸镓镧晶体是一种新型电光晶体,可用作电光调制器,调制信号稳定。     

高光束质量窄脉宽激光器

最大测程作为评估测距性能的综合性指标,成为影响武器系统作战效能的重要因素。为了研制满足作战效能的远程激光测距系统的高光束质量窄脉冲宽度种子源,采用将传统高重频电光调Q 磷酸钛氧铷晶体应用于低重频调Q的方法,实现了重复频率25Hz、脉冲宽度1.8ns、单脉冲能量1.5mJ的输出,光束质量M2<1.3。结果表明,该研究为远程激光测距系统所需窄脉冲宽度1ns~3ns、大脉冲能量200mJ、高光束质量的1064nm无水冷全固态激光源提供了合格的种子源。这一结果对高光束质量窄脉冲宽度的激光器的设计是有帮助的。     

激光准直法测量大坝变形探讨

本文提出一种新型的激光测坝方法,利用激光光束方向性好的特点,以激光束为基准线,对大坝各坝段的瞬间的横向位移进行同时测量。克服了以前不能测量大坝整体变形的困难,整体测量时间大大缩短,精密优于0.1mm,便于实时显示大坝整体变形。