最短波长可见光半导体激光器

最近,日本电气公司宣告世界上最短波长的671nm可见光(红色)半导体激光器在室温条件下连续工作试验成功。目前实用化的可见光半导体激光器的波长为780nm,主要用作光盘存储器、音频/视频磁盘等激光源。如能实现更短波长的半导体激光器,则塑料光纤通信及卫星通信系统中就可以利用诸如激光印刷机等小型激光源,特别是可以与原有的氦离子气体激光器相互置换,这样其用途将十分广泛。     

逢勃发展的可见光半导体激光器

目前,可见光半导体激光器的研究十分活跃。可见光半导体激光器可在激光印刷装置、光学唱片、条型码读出等方面得到应用。印刷装置的感光材料,条码的墨水等,对过去的0.85～0.9μm的半导体激光器波长不感光,波长在0.8μm以下,感光灵敏度上升,因此可用可见光半导体激光器代替气体激光器。无论何种应用,在调整、操作上,可见光激光器都要方便得多。在民用上,可见光激光器商品化的潜力很大。     

国外可见光半导体激光器概况

一、可见光半导体激光器的提出 随着对半导体激光器应用研究的不断深入,要求其波长向长波和短波两方扩展,于是人们着手研究光通信光源用的InGaAsP系长波长半导体激光器和光信息处理光源用的可见光半导体激光器。在可见光半导体激光器问世以前,光信息处理,光印刷,视频唱片等的光源均采用波长为632.8nm的He—Ne气体激光器。随着红外光半导体激光器的发展,逐渐提出了用可见光半导体激光器取代可见光He-Ne气体激光器的要求,因为前者比后者具有无可比拟的优点,例如体积小,工作电压低,适于高速率调制工作,有利于集成     

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。     

外腔半导体激光器的设计与高次谐波稳频

首先讨论了半导体激光器外腔结构参量对激光连续可调范围影响的理论计算方法，给出了Littrow结构外腔半导体激光器调谐范围的计算结果。然后介绍了半导体激光器外腔结构参量的具体设计，利用该设计得到了出射激光线宽小于1 MHz、连续可调谐范围可达3 GHz的780 nm波段外腔半导体激光器。接着讨论了利用腔外饱和吸收谱的三次谐波稳频方法对半导体激光器进行稳频，优化激光频率短期稳定度的方法。最后根据该优化方法设计出稳频系统对半导体激光器进行稳频，得到了稳定度达到10-12量级的半导体激光输出。     

405nm波段光栅外腔窄线宽蓝紫光半导体激光器

自由运行的半导体激光器由于谱线较宽而无法满足如拉曼散射等对线宽有要求的应用需求,因此获得线宽较窄、波长稳定的半导体激光器十分必要。采用反射式全息光栅作为谱线窄化元件,研究了在Littrow布局下的405 nm外腔半导体激光器。反射式全息光栅的加入,使得光栅面和半导体激光器的输出面组成耦合外腔,这在很大程度上改善了405 nm半导体激光器的线宽性能。实验结果表明,通过加入2400 line/mm的反射式全息光栅形成外腔反馈,半导体激光器的阈值电流由31 m A下降到22 m A,谱线宽度从自由运行时的1 nm减小到0.03 nm以下,实现了窄线宽输出,并且在工作电流为100 m A时,得到窄线宽半导体激光器的输出功率为28 m W,为自由运行半导体激光器输出功率的31.7%。此外,通过调节反馈光栅的角度,实现了较大电流范围的激光波长的连续调谐,最大调谐范围达3.5 nm。     

外腔半导体激光器设计与高次谐波稳频

研究了利特罗(Littrow)结构外腔半导体激光器的结构参量对激光连续可调范围的影响。给出了反射镜转轴等处的机械加工误差对激光波长连续可调范围所造成的影响的数值计算结果。介绍了半导体激光器外腔结构设计的具体细节要点。利用该设计制作的外腔只需要配合商用半导体激光管便可以得到优质的780nm激光输出,经测量其线宽小于1MHz,连续可调谐范围大于3GHz。利用腔外Rb饱和吸收谱的三、五次谐波稳频方法对半导体激光器进行了稳频。其中提出了优化激光频率短期稳定度的方法,并对调制深度的选择给出了详细的理论解释。根据该优化方法设计出稳频系统对半导体激光器进行稳频,得到了稳定度达到10-12量级的半导体激光输出。     

可用于差拍法珀干涉仪的633nm可调谐外腔半导体激光器

为更好地改善差拍法 珀干涉仪用于对纳米干涉仪进行非线性比对和校准场合的性能 ,提出用 6 33nm外腔半导体激光器代替He Ne激光器 ,并针对差拍法 珀干涉仪对工作激光器的要求 ,设计和实现了 6 33nm可调谐外腔半导体激光器。用前端镀增透膜的 6 37nm量子阱结构半导体激光器件及工作于Littrow自准直状态的光栅作为反馈元件 ,构成外腔激光器。实验结果表明 ,该激光器具有比较窄的光谱线宽 ;通过控温和旋转光栅 ,获得了覆盖 6 33nm的 4nm的调谐范围 ;通过控制频率调谐器 ,得到了 1 8GHz的连续调谐范围。     

室温连续工作的可见光半导体激光器

本文报告我们研制成功的室温连续工作的可见光GaAlAs半导体激光器。发射的波长约7600且,所有电光参数跟红外光GaAs-GaAlAs双异质结激光器基本上一致。     

国外几种新型半导体激光器的研制动态

一、引言随着半导体激光器应用领域的不断扩大,国外各种新型半导体激光器也相应得到了迅速发展。新结构、高性能的器件层出不穷。本文就国外近两年来几种新型半导体激光器——大功率半导体激光器、单模激光器、可见光激光器、量子阱激光器和解理耦合腔激光器的研制状况、发展水平以及未来趋势作一介绍。     

半导体激光器在医疗领域的新应用与进展

半导体激光器因其体积小、重量轻、寿命长、转换效率高等优点,广泛应用于生物医学研究、临床疾病诊断和治疗领域,几乎覆盖了其它类型激光的应用范围。本文主要综述了近年来半导体激光在临床治疗、美容、整形领域的新应用,介绍了半导体激光医疗设备的研制状况和发展趋势。随着波长范围的拓展、激光器性能的提高以及价格下降,半导体激光器在医疗上的应用范围将不断拓展,市场占有份额将不断增加,有望成为激光医疗的主流,具有广阔的发展前景。     

光纤激光焊接过程中缺陷的监测与诊断

为了识别激光焊接过程中间隙和错边缺陷,采用自身搭建的光纤激光焊接在线监测系统,实现不锈钢焊接过程中等离子体可见光信号及熔池红外光信号的实时监测,并利用滤波和短时傅里叶变换的信号处理方法对不同缺陷的光信号进行数据分析。得到了信号时域频域随焊接缺陷的变化规律,当出现间隙缺陷时,可见光信号时域幅值从1.5V降至0.2V,1000Hz~4000Hz频率成分缺失,红外光信号时域幅值由3.5V降至1.0V,2000Hz~7000Hz频率成分缺失;当出现错边缺陷时,可见光信号时域幅值从2.0V降至0.5V,红外光信号时域幅值由4.0V降至0.5V,两者0Hz~1000Hz频率成分均缺失。结果表明,可见光信号与红外光信号与激光焊接状态存在一定的相关性,利用光信号的幅值与频率的变化可以有效地识别激光焊接过程中的缺陷。这对实际生产具有一定的应用价值。     

Visible laser sources based on frequency doubling in nonlinearwaveguides

This paper reviews nonlinear quasi-phase-matching (QPM) waveguides and laser diodes with application to conversion of infrared laser diode wavelengths to the visible. The discussion of nonlinear QPM waveguides includes Ti-diffusion poled and E-field poled LiNbO₃ and KTP waveguides. Up to 25 mW of blue output power has been demonstrated for 120-mW infrared power injected into a nonlinear waveguide. Semiconductor laser sources suitable for frequency doubling are discussed, including distributed Bragg reflection (DBR) lasers operating at up to 200 mW output power, master oscillator power amplifiers with over 1 W output power, and wavelength-tunable flared semiconductor lasers with over 0.5 W output. A compact blue laser with 1-4 mW output power at 425-nm wavelength has been demonstrated based on a DBR laser frequency doubled in a nonlinear waveguide     

An acousto-optical spectrometer with a visible laser diode source

An acousto-optical spectrometer has been constructed using a visible laser diode light source. The advantages of a visible laser diode in this application over the more prevalent infrared laser diodes are discussed. These include increased Bragg cell bandwidth and diffraction efficiency, and easier instrumental alignment, the latter allowing the attainment of much lower scattered light levels.     

半导体激光器在医疗领域的新应用

半导体激光器因其体积小、重量轻、寿命长、转换效率高等优点,广泛应用于生物医学研究、临床疾病诊断和治疗领域,几乎覆盖了其它类型激光的应用范围。综述了近年来半导体激光在临床治疗、美容、整形领域的新应用,介绍了半导体激光医疗设备的研制状况和发展趋势,表明随着波长范围的拓展、激光器性能的提高以及价格的下降,半导体激光器在医疗上的应用范围将不断拓展,市场占有份额将不断增加,有望成为激光医疗的主流,具有广阔的发展前景。     

柱面光学微结构用于红外激光防护研究

激光防护是一种可广泛应用的技术,论文针对目前红外激光防护技术中存在的可见光波段吸收强、镜面反射造成设备或人员损伤等问题,提出一种形成于光学窗口表面的红外激光非镜面反射光学微结构,具有对可见光透过率影响小,同时对1 064 nm红外激光大角度散射的功能,从而实现激光防护。文中采用光线追迹方法设计具有移位结构的双面微柱透镜阵列,阵列周期T与透镜单元曲率半径R之间需满足0 T R/27的关系。应用Virtual-Lab光学建模软件对设计的柱面微结构进行模拟,模拟结果为:可见光平均透过率下降7%,对实用结果影响很小,并可以通过可见波段镀制增透膜进行弥补;1 064 nm红外激光反射率约为75%,发散角大于30。采用数字掩模光刻技术完成微柱透镜阵列实验,实验结果与模拟结果趋势相同,最终得出结论:微柱透镜阵列能实现大角度散射,能够极大降低激光单一方向反射回波能量,从而达到了激光防护的目的。     

高分辨折反式红外探测系统光学设计

在红外探测中,传统红外焦平面阵列以及单像元扫描式探测器的像元难以分辨更精细的红外光强分布,为了提高红外探测的分辨能力,采用灵敏度高且可以将红外光分布转化为可见光分布的碳纳米管薄膜作为红外激光的接收器,把红外光探测转化为可见光探测,并以此为基础设计了一个折返式的光学成像系统进行红外光高分辨探测。优化并使用柯克式镜组降低了因球面反射镜曲率半径引起的大场曲,从而提高了系统成像质量和分辨率。通过光学设计优化得到了具有高传递函数值（MTF）、低场曲的折反式系统,从而使高分辨率的红外探测系统成为可能。     

可见光+1.54μm激光/长波红外分色片的设计和制备

可见+1.54μm激光/长波红外分色片分离可见光、激光和长波红外光,在多通道成像光学系统中起着重要的作用.分析了分色片基板和薄膜材料的选择,优化设计并用电子束蒸发法制备了该分色片,其反射率和透射率都达到了94%以上,已成功应用于实际光学系统.     

红外与可见光图像融合技术的研究进展

红外与可见光融合图像既具有红外的辐射信息又具有可见光的细节信息，在生产生活、军事监视等场景得到广泛应用，已然成为图像融合领域的重点研究方向。根据图像融合方法的核心思想、融合框架、研究进展对基于多尺度变换、稀疏表示、神经网络等融合方法进行详细阐述对比，并综述了红外与可见光图像融合在各领域内的应用现状，以及常用的评价指标。并选择具有代表性的多种融合方法与评价指标，应用于六个不同场景，验证各方法的优势与不足。最后，实验分析并总结现有红外与可见光图像融合方法存在的问题，对红外与可见光图像融合技术的发展趋势进行展望。     

星间激光链路光源探讨

星间光通信要求光源具有输出功率高，调制速率快的特点。目前的星间光通信系统大多采用半导体激光器。近年来，高功率光纤激光器得到快速发展，并以其优异的性能在很多领域正逐步取代半导体激光器。本文着重分析了半导体激光器和光纤激光器的性能，提出了光纤激光器用于星间光通信的可行性。