多功能光纤端面激光宽带减反射膜的应用研究

在光学系统中,设计了一种新型的近红外光纤宽带激光减反射膜,应用波段为800~1300 nm,能够同时适用于多波段大功率半导体激光器并具备较高损伤阈值。通过选择合适的光学材料,利用TFCalc软件仿真,调整最佳的工艺参数,采用热蒸发式真空镀膜机及RF离子源辅助沉积的方法,解决了小口径光纤端面的清洁和低温镀膜时膜层的牢固性等问题,实验采用Agilent CARY6000i型光波测量系统对镀膜后的样品进行光谱分析,实验结果显示,该减反射膜在800~1300 nm平均透射率为99.2%。分别用单管808 nm、980 nm和1064 nm半导体激光器为光源测得多模光纤镀膜后的输出功率较镀膜前均有明显提高。该膜层有效地提高了大功率半导体激光器与光纤的耦合效率具有更好的应用价值和实用意义。     

808nm激光器端面镀膜技术

通过对AlGaAs／GaAs808nm半导体激光器谐振腔的前后端面分别蒸镀Ta2O5／SiO2膜系高反膜和Al2O3单层增透膜，使得前后端面的反射率分别达到11％和98．42％。器件在同一驱动电流下镀膜后的输出功率比镀膜前增加了一倍多，同时镀膜还有效地保护了端面，延长了器件工作寿命。     

(AlGa)As可见光激光器的镜面保护

本文介绍了一种可见光激光器端面镜面保护方法。用电子束蒸发在可见光激光器的两个镜面上分别镀上0.75 λ/2和λ/2厚的 Al_2O_3钝化膜,并就镀膜对激光器性能的影响进行了测试研究。经过镜面保护的可见光激光器寿命有很大改善,且由于一个端面镀上0.75 λ/2抗反射膜,使激光器的极限输出功率有一定的提高。     

光纤端面脉冲激光诱导损伤测试实验研究

为了研究光纤端面在脉冲激光作用下的损伤阈值,采用掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器诱导损伤测试方法,获得了光纤端面脉冲激光诱导损伤特性的初步结果。结果表明,光纤端面的处理工艺、表面质量、清洁程度及激光损伤探测光源的重复频率对损伤测试结果均有不同程度的影响。     

侧向抽运的双包层光子晶体光纤激光器

抽运光纤激光器最常用的技术是通过光纤的端面将抽运光聚焦到内包层中。这种方法的缺点是不能经受具有多个光源的高功率抽运。     

端面泵浦掺镱双包层光纤激光器功率输出特性研究

基于端面泵浦掺镱双包层光纤激光器的速率方程,应用MATLAB语言编程,分别数值模拟了功率为60瓦前端泵浦、后端泵浦和双端都为30瓦泵浦时掺镱双包层光纤激光器对应的功率输出特性和粒子数密度值特性,增大不同端面输入功率观察输出功率特性,研究得到后端泵浦上能级粒子数分布平坦,输出功率较大,为50.4705瓦。并且增大输入功率时得到双端泵浦输出功率较大。研究结论为提高掺镱双包层光纤激光器功率输出提供理论和实验参考。     

980 nm大功率半导体激光器增透膜的优化设计与制备

对于大功率半导体激光器,根据其最佳工作点随着和端面反射率相关的阈值电流等参数的变化规律,选择适合的腔面膜反射率系数进行设计。设计并制备三种腔面膜膜系,它们的增透膜在980 nm处反射率系数分别为8%、5%与2%,高反膜反射率系数均为90%。器件封装后分别测试其发光性能,数据显示与未镀膜的激光器相比,镀膜后的激光器在输入15 A电流时,它们的输出功率提高了35.18%~37.35%;它们在其最佳工作点处转换效率提高了25.33%~27.44%;此外高反膜反射率一定时,它们达到最佳工作点所需的电流值随其增透膜反射率系数减小而增大,结果表明优化选取合适的半导体激光器腔面膜膜系进行镀制,可以使半导体激光器在最佳工作点具有更大的输入电流,从而更适合在大功率工作。     

光纤激光器凸端面选模理论和实验研究

为了改善光纤激光器的输出光束特性,将光纤端面加工处理成近似凸球面。从实验上研究了光纤端面为凸球面时对光纤激光器输出光束质量和输出功率的影响。在考虑横向空间烧孔效应的速率方程的基础上,建立了光纤激光器端面选模的理论模型,并对凸端面选模方法进行了数值模拟。结果表明,采取凸端面作为光纤激光器的输出端可以提高输出激光的光束质量。     

光纤相移点衍射干涉仪关键技术

为了实现光学系统波像差的高精度检测,引入了改进的光纤相移点衍射干涉仪,介绍了其工作原理,并对干涉仪的关键部件包括激光光源及光纤的参数进行了选择和分析。经测试,激光光源功率稳定性约为1%(10 min),光斑尺寸在实现最佳耦合效率允许范围内,光束位置稳定度约为6 um,相干长度为1 cm 左右,都在测试精度允许范围内;选择了纤芯直径为3.5 um 的单模不保偏光纤,对光纤端面镀半反半透金属膜,实现了较高的条纹对比度和光能利用率,并设计了波前参考源,方便了光纤端面的抛光、镀膜及装卡。最后,利用选择的部件搭建了光纤相移点衍射干涉仪实验装置,为最终能够实现光学系统波像差的高精度检测提供了前期的准备。     

水柱导引抽运光纤激光器端面热效应分析

为了解决大功率光纤激光器严重的端面热效应问题,采用水柱导引抽运光的抽运新方法。在该抽运形式中,抽运光被耦合进由喷嘴喷出的高速水柱中,水柱以波导形式导引抽运光进入光纤。对普通端面抽运和水柱导引抽运两种抽运形式的双包层光纤激光器的抽运端的热效应进行了理论计算和分析比较,抽运功率为800W时,光纤端面温度从普通端面抽运时的250℃下降到30℃,基本接近环境温度,光纤侧面的温度也大大地降低。结果表明,水柱导引抽运冷却效果显著,特别是光纤的抽运端得到了很好的冷却,可有效地解决大功率光纤激光器的端面热损伤问题。     

Experimental optimization of an erbium-doped super-fluorescent fiber source for fiber optic gyroscopes

Double-pass forward and double-pass backward erbium-doped super-fluorescent fiber sources(EDSFSs) were combined in one configuration.A 980 nm laser diode pumped the same erbium-doped fiber from both directions using a coupler as a power splitter.The double-pass configuration was achieved by coating the fiber end face.Firstly,an optimal fiber length was found to obtain a high stability of output light wavelength with pump power, and then 1530/1550 nm wavelength division multiplexing was used for spectrum planarization,which expanded the bandwidth to more than 22 nm.The final step was a test of temperature stability.The results show that the rate of the central wavelength change kept to below 3.5 ppm/℃in the range of -40 to 60℃and 1-2 ppm/℃in the range of 20-30℃.Considering all the three factors of the fiber optic gyro applications,we selected 80 mA as the pump current,in which case the central wavelength temperature instability was calculated as 2.70 ppm/℃, 3 dB bandwidth 22.85 nm,spectral flatness 0.2 dB,output power 5.17 mW and power efficiency up to 9.92%.This experimental result has a significant reference value to the selection of devices and proper design of ED-SFSs for the application of high-precision fiber optic gyroscopes.     

倒锥透镜型光纤端的出射光场性质

倒锥透镜型光纤端系经过特殊技术加工而成。本文用二阶统计相关函数,采用单色相干光源,计算了倒锥透镜型光纤端的光场分布及其统计相关性质,并与平端的情况作了对比。在实验上,用He-Ne激光作为单色相干光源,对理论进行了验证。     

半导体激光器腔面镀膜研究

从理论和实验两方面研究了半导体激光器腔面功率增强膜的镀制方法,得到一些新的镀膜设计方案,改善了传统半导体激光器腔面镀膜工艺。     

高功率光纤激光器涂覆层切口热效应的研究

随着光纤激光器迅速发展,单根光纤导光功率的提高对光纤之间的熔接也提出了更高的要求。在光纤的熔接处理中,涂覆层切口处边界条件的变化导致光波泄漏,这种损耗会成为高功率光纤激光器热效应问题的一个因素。本文根据光波传导方向的先后将涂覆层切口分为前切口和后切口。首先理论研究了两种切口处的光模场分布,并分析了引起切口热效应的主要原因:前切口发热原因主要有波导结构突变导致模场不匹配引起损耗和涂覆层光波泄漏引起的损耗,因此切口形状有较大影响;后切口处损耗则是因为耦合损耗引起。其次,实验研究了几种涂层形状在前切口和后切口的发热特征和温度差异,绘制了前切口不同形状引起的漏光和后切口温度与涂覆层剥离长度的关系曲线。     

光通信用光纤端面截止滤光膜的研制

为了满足光通信中对光纤端面镀多层膜的特殊需求,分析了光纤端面镀制截止滤光膜所存在的难点问题,利用TFCalc薄膜设计软件,采用解析法设计了一个初始膜系,再结合梯度优化法对初始膜系进行优化处理,成功设计出具有较好光谱性能的光纤端面截止滤光膜的膜系,并对德国莱宝APS1104型镀膜机进行了内部结构和镀制工艺的改进,最终采用离子源辅助沉积进行低温镀制,获得了性能优良的光纤端面截止滤光膜。结果表明,在光纤端面镀制多层的截止滤光膜,虽然存在很多困难,但选择合适的膜系和镀制工艺,依然能获得符合实际要求的滤光膜。     

Ideal microlenses for laser to fiber coupling

The design and fabrication of ideal microlenses for semiconductor laser to fiber coupling are reported. Properly coated for reflections, lenses of the new design can theoretically collect 100% of the radiated energy of a modal-symmetric laser source. The crucial feature is its hyperbolic shape. Microlenses fabricated directly on the end of the fiber by laser micromachining have demonstrated up to 90% coupling efficiency. This performance represents a major advance in microlens technology when compared to currently fabricated hemispherical microlenses which are at best 55% efficient. A theoretical comparison of the two lens shapes illuminates the advantages of the hyperbolic profile. The ability to couple all of the light from a semiconductor laser into a fiber has far-reaching implications for all optical communication systems     

光纤尾纤波分复用滤光膜的研制

根据光纤通信无源器件对光学薄膜的特殊需求, 要求在光纤尾纤上镀制较复杂的波分复用滤光膜, 针对光纤镀膜所存在的难点问题, 利用TFCalc 膜系设计软件采用解析法设计出一个初始的规整膜系, 再结合梯度优化法在该规整膜系上有选择性的局部优化, 并考虑镀膜设备所允许的膜层灵敏度, 评估其鲁棒性和可镀制性, 从而设计出满足光谱特性要求的滤光膜膜系.然后通过对德国莱宝APS1104 型镀膜机进行内部结构改造并选择合适的冷镀工艺, 最终采用离子源辅助沉积对所设计的膜系进行了实际镀制, 获得了性能优良的光纤尾纤波分复用滤光膜.     

A fiber-optic pH sensor based on relative Fresnel reflection technique and biocompatible coating

A biocompatible fiber-optic pH sensor based on Fresnel reflection technique and a sensing coating is presented. Sodium alginate and polyethylenimine are alternatively deposited on the sensing fiber end to form the sensing coating via a layer-by-layer electrostatic self-assembly technique. An optical switch is added to the measurement system for the convenience of fast calibration. A linear, monotonic and fast response in a large pH range (from pH 5.87 to pH 10.55) is obtained with the resolution of 0.01 pH unit. The sensitivity of the pH sensor is 0.018 R.I.U/pH. It is not influenced by fluctuations of light source.     

基于塑料光纤的激光散斑特性研究

为了解决激光成像系统中的散斑问题,利用ULN2003芯片驱动喇叭振动光纤对激光成像系统中的散斑特性进行了研究。采用波长为532nm的激光作为系统光源,通过线阵CCD图像传感采集系统对激光散斑图像进行采集,对塑料光纤在不同振动频率下的激光散斑对比度进行了分析。结果表明,在光纤振动幅度不变、振动频率在0Hz~20Hz内逐渐增加时,图像散斑对比度逐渐减小;当振动频率大于16Hz时,图像的散斑对比度趋于稳定,达到良好的散斑抑制效果,可用于激光显示及激光成像等领域。