TEACO2非稳腔激光器远场光束质量的评价

研究了对虚共焦非稳腔结构的脉冲TEA CO2激光器远场光束质量进行评价的方法.首先将稳腔TEA CO2激光器加工改造成非稳腔结构;然后从实际设计加工的数据出发,用3种常用形式对其远场光束质量进行理论评价与分析,并与设计的2 kW非稳腔激光器的实测远场光强分布实验结果进行了对比.理论和实验结果表明,非稳腔能够获得接近衍射...     

LD外腔结构的传输矩阵理论分析

利用传输矩阵理论结合具体实验装置分析了外腔反馈注入系统的特性和反馈注入光束的传输特点。对准直型和会聚型两种不同的外腔结构分别进行了理论计算和比较,得出了会聚型外腔具有对外腔镜倾斜失调不灵敏的突出优点的结论。并在半导体激光器列阵的外腔实验研究中获得上述理论的验证,得到了远场分布光瓣宽度(FWHM)为0.46°,相应于光束质量为1.12倍衍射极限的激光输出。     

迈氏腔光纤激光器的相干合成

为获得高功率和高亮度光纤激光输出,设计了利用一块45°半透半反分束镜作为干涉元件,构建迈氏腔结构,使两路光纤激光器在输出端相干相长,从而实现相干合成输出的方案.从理论上分析了此方案的锁相机理,并在实验中成功实现了两路光纤激光器的相位锁定,使合成输出激光在自由空间传播,获得了功率约为360 mW的相干合成激光输出,功率合成效率约为73%,合成输出后的激光束在轴上光强获得了大幅度提高.本方案结构简单,利用了光纤耦合器干涉锁相的原理,但却避免了光纤耦合器承受功率低的缺点,所有元件均可承受高功率,因此可实现更高功率的相干合成激光输出,是一种有前途的高功率光纤激光器相干合成方案.     

基于塞曼效应的半导体激光器锁频系统设计

半导体激光器在原子干涉仪、原子钟、精密测量等领域应用日趋广泛,而其输出光频率易受外界环境温度等影响发生偏移。分析了利用塞曼效应锁定半导体激光器频率的原理,搭建的锁频实验系统中选用Newfocus(TLB-6017,853 nm)可调谐激光器、铯原子注入气室。调节外加磁场大小的同时监测铯原子超精细能级分裂情况,找到适合锁频的铯原子D2线F=4→F′=5吸收峰,经过多次闭环测试,验证了该稳频系统的可靠性,稳定度较高,且系统简单易操作,一小时内激光稳定度为28 MHz,短期激光稳定度为18 MHz。     

选择CO_2激光器输出谱线的一个简单方案

本文提出了一个用控制锗窗温度的办法实现CO_2激光器选频的简单方案。定量地讨论了锗窗温度变化对腔频的影响及所引起的其相干反射极大的频移,并结合介质增益分析了它们对激光输出谱线的影响。实验证实该选频方案是切实可行的。     

光纤传感器中光源的驱动与控制

基于分布反馈式半导体激光二极管（DFB LD）中的注入电流、有源区温度与输出光功率、输出光波长等特性关系的分析，设计出了一整套高精度、高性能的光纤传感器光源驱动技术方案。该方案通过采用恒流源、有源区温度控制以及波长锁定等技术方法来实现DFB LD的稳频驱动及控制。试验表明，该方案可使得激光器的注入电流控制精度优于0．05％，温度控制精度达0．01℃，输出光谱线宽度〈0．2nm．此方案可广泛应用于光纤传感及通信等相关场合。     

注入锁定腔增强拉曼光谱微量气体检测技术

为了提高微量气体的拉曼散射强度,本文设计并搭建了注入锁定腔增强拉曼光谱微量气体检测平台。半导体激光器(波长为638nm,功率为15mW)输出到由三块高反镜组成的V型增强腔中,结合注入锁定技术,腔内激光强度达到7.5 W,实现了500倍的增强效果。利用该实验平台对微量单一气体及其混合气体进行了拉曼检测,并根据拉曼特征谱峰选取原则及信噪比大于3的原则,确定了H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2的特征拉曼谱峰分别为4 156,2 143,1 388,2 918,2 955,1 344,1 975cm-1,最小检测极限分别为10.2,21.7,9.4,2.1,8.9,4.9,3.3Pa。腔增强拉曼光谱法可以实现微量同核双原子气体检测及利用单一波长激光的混合气体同时检测,具有替代气体检测传统光谱方法的潜力。     

两路脉冲固体激光器的相干合成

提出了采用迈克尔逊干涉复合腔技术进行两路固体激光器相干合成的实验方案.该方案利用双光束干涉时的相干相长和相干相消特性,结合谐振腔自身的增益损耗原理来实现两激光器的被动式相干合成.理论分析了该技术的锁相机理,并在实验中实现了两路脉冲固体激光器的相位锁定,获得了单脉冲能量300 mJ的相干合成激光输出,合束效率约为80％....     

基于分束镜的两路光纤激光器相干合成研究

设计了利用一块45°半透半反分束镜作为干涉元件,使两路光纤激光器在输出端相干相长,从而实现相干合成输出的方案。详细分析了此方案的锁相机理,并在实验中成功实现了两路光纤激光器的相位锁定,获得了功率约360mW的相干合成激光输出,功率合成效率约为73%,合成输出后的激光束在轴上光强获得了大幅度提高。本方案结构简单,所有元件均可承受高功率,因此可实现更高功率的相干合成激光输出,是一种有前途的高功率光纤激光器相干合成方案。     

激光二级管泵浦KTP腔内和频激光器及噪声特性的分析

给出了采用了激光二极管泵浦Nd:YVO₄晶体产生1064nm与1342nm双谱线振荡的实验研究,通过KTP晶体II类相位匹配腔内和频产生输出波长为593.5nm的橙黄色激光的实验.在不同泵浦功率下,测量和分析了该激光器的噪声特性.根据和频激光器输出的纵模结构测量结果与和频光耦合波方程,研究了和频激光器的噪声与参与和频的基频光纵模之间的关系.结果表明:对于激光二极管泵浦Nd:YVO₄激光晶体,KTPII类位相匹配腔内和频激光器,如参与和频的2个波长中有一个波长为单纵模工作,尽管和频光输出为多个纵模,该激光器的输出仍为低噪声状态.如参与和频的2个波长全为多纵模,和频光输出为高噪声状态.在腔内和频过程中,虽然没有倍频过程中的和频引起模式竞争,但参与和频2个基频光的不同模式间的交叉和频和同一波长的不同模式间的增益饱和,也产生了与绿光问题类似的输出噪声和不稳定状态,但噪声特性要好于同类的腔内倍频激光器.     

Active mode-locking in semiconductor lasers

This paper presents the results of experimental studies of active mode-locking in an external-cavity semiconductor laser. Two methods of obtaining active mode-locking regimes have been studied: by modulation from an external generator with a frequency close to the intermode frequency of the external laser cavity and by laser current modulation at the frequency of intermode beats of the external laser cavity through an amplification feedback loop. In the first case, a stability of intermode beats of 10^-14 is experimentally achieved, and in the second case, it is shown that semiconductor laser current modulation by an amplified intermode beat signal from the output of a photodetector provides a stable mode-locking regime also with mode frequency tuning, i.e., a mode-locking regime involving intermode frequency tuning with optical cavity tuning. The effects that accompany mode locking, in particular, the pulling effect and the stability of the mode-locking regime, and possibility of obtaining highly stable intermode beats by suppressing the amplitude noise component in the modulating signal have been studied. A phenomenological study of the pulling and phase locking of the intermode frequency is attempted.     

一次谐波锁频的快速光腔衰荡光谱检测

本文介绍了一种赫兹级响应速率的光腔衰荡光谱探测大气痕量气体的检测技术.将100 MHz正弦波调制信号加载在电光相位调制器上产生边带,用混频器提取载波与边带通过3m气体吸收池后拍频所产生的一次谐波作为误差信号,实现了1572 nm分布式反馈激光器对于二氧化碳气体分子6361.25 cm-1处超精细跃迁线的频率锁定.采用波...     

Tapping-mode tuning-fork near-field scanning optical microscopy of low power semiconductor lasers

The newly developed inverted tapping-mode tuning-fork near-field scanning optical microscopy (TMTF-NSOM) is used to study the local near-field optical properties of strained AlGaInP/Ga_0.4In_0.6P low power visible multiquantum-well laser diodes. In contrast to shear-force mode NSOM, TMTF-NSOM provides the function to acquire the evanescent wave intensity ratio | I (2ω)|/| I (ω)| image, from which the evanescent wave decay coefficient q can be evaluated for a known tapping amplitude. Moreover, we probe the near-field stimulated emission spectrum, which gives the free-space laser light wavelength λ_o and the index of refraction n _r of the laser diode resonant cavity. Once q , λ_o, and n _r are all measured, we can determine the angle of incidence θ_o of the dominant totally internally reflected waves incident on the front mirror facet of the resonator. Determination of such an angle is very important in modelling the stability of the laser diode resonator.     

基于氟化镁晶体微腔产生宽光谱范围克尔光频梳及色散调控研究

为了在基于回音壁模式光学微腔的光学频率梳生成中优化微腔的性能和光频梳的质量,对氟化镁晶体微腔的色散调控进行研究.首先,理论仿真研究了MgF2晶体微腔边缘形状对腔内模场和总色散的影响;接着根据仿真结果实际加工了两种面形的MgF2晶体微腔,分别为边缘平面型和单边楔形;然后,搭建了微腔性能检测系统和晶体微腔光梳生成系统,实测...     

可调谐激光器激光波长宽范围自动偏频锁定

针对激光多波长干涉绝对测距中构建多级合成波长的需求,提出了一种锁至飞秒光频梳的可调谐激光器(External CavityDiode Laser,ECDL)输出激光波长的宽范围自动偏频锁定方法。首先,设计了光栅+双凸透镜梳齿滤波的拍频信号探测单元,实现了宽范围ECDL激光波长与目标梳齿的拍频探测。接着,采用锁相放大原理对拍频信号进行鉴频鉴相,具备捕获带宽大、鉴相范围宽和鉴相精度高的优点。然后,利用多重闭环控制实现了ECDL输出激光波长宽范围的自动调节及偏频锁定。实验结果表明,本方法实现了10 nm波长范围内ECDL至光频梳的自动锁定,拍频信号信噪比的平均值约为35.9 dB;在4h内,ECDL激光频率的标准差为1.49 kHz,1s平均时间的相对阿伦方差为4.76×10^-12,满足精密干涉测量中宽范围波长调节和高精度稳频的要求。     

体布拉格光栅外腔倍频半导体激光器研究

为提高绿光激光器的输出特性,设计了一种体布拉格光栅外腔倍频半导体激光器。采用反射型体布拉格光栅作为反馈元件构成外腔半导体激光器,并使用三硼酸锂晶体进行倍频,研究了基频光的光束及光谱特性对倍频光的光束及光谱特性的影响。实验结果表明,使用体布拉格光栅进行外腔锁波时,所得到的倍频光同样能实现窄带宽输出,同时倍频光的远场分布与基频光的远场分布一致。使用衍射效率为10%的体布拉格光栅作为外腔输出镜,可将半导体激光器的输出波长稳定锁定在1 064 nm,所得到的倍频光波长稳定在532 nm附近,光谱线宽压缩至0.4 nm左右,输出功率可达73 mW。     

超薄硅衬底氮化铝Lamb波压电谐振器

针对Lamb波压电声波传感器高品质因数(Q值)、低检测极限(LOD)和易集成的性能要求,本文基于SOI(Siliconon-insulator)硅片,通过底层硅(Handling layer)干法刻蚀和中间层(Boxing layer)自截止的方法实现2μm超薄均一的硅衬底结构,然后沉积2μm厚具备高C轴择优取向的氮化铝(AlN)压电薄膜。传感器薄膜区域外设置双端增强反射栅结构用于提高Q值,从而有效降低器件的检测极限,并通过微量水分测试验证性能。该谐振器零阶反对称模式(A0)和零阶对称模式(S0)的谐振状态的实测结果和COMSOL二维模型仿真结果一致,所制作的Lamb波谐振器A0模式的主峰Q值为703,S0模式的主峰Q值为403。微量水分测试S0模式的检测极限优于A0模式,最低检测极限值为0.06%RH。结果表明,氮化铝超薄硅衬底Lamb波压电谐振器能够实现微量水分等高精度检测。     

小型脉冲固体激光器输出特性的实验研究

为考察输入能量、输出镜透过率、谐振腔腔长、调Q方式等因素对小型脉冲固体Nd∶YAG 激光器输出能量的影响,进行了实验研究.结果表明输入能量是影响输出能量的最大因素;当输入能量一定时,存在最佳腔长与最佳输出镜透过率;采用Cr∶YAG晶体调Q后的输出能量始终高于采用BDN染料片调Q后的输出能量.