固体激光器晶体吸收光场的设计仿真

设计了3类8种二极管侧面泵浦结构,构建了相应的泵浦光学理论模型,采用有限元分析方法,计算了不同结构下的吸收效率和矩阵元素标准差。首先,在给定泵浦总功率、芯片间距、掺杂浓度等前提下,随着泵浦距离在0～5 mm内递增,8种泵浦结构中激光晶体的吸收效率呈降低趋势,矩阵元素标准差也逐渐减小,其中部分结构在近距离(0～0.3 mm)泵浦时矩阵元素标准差变化程度较大,在实际应用中应避免泵浦距离处于近距离区间。其次,在相同结构参量下,随着晶体掺杂浓度在0.6%～1.0%内增加,激光晶体的吸收效率提高,同时,掺杂浓度提升也是造成截面中心峰值降低或半径方向上光场凹陷的原因。因此,掺杂浓度和泵浦距离的匹配将是提升半径方向上均匀性分布的有效手段。     

用于食醋品质预评价的电子鼻研究

设计了面向食用醋品质预评价的电子鼻系统,它包括:由5种TGS系列和1种MQ系列半导体氧化物气体传感器构建的传感器阵列、以LPC2138微处理器为核心的采集电路等硬件部分。通过USB接口将所采集的数据上传至计算机,利用上位机LabVIEW软件进行数据采集的实时显示,并利用主成分分析(PCA)法和线性判别式分析(LDA)法对数据进行分析。使用该设计的电子鼻对生活中常见的5种食醋进行测量,并对食醋种类、配料关系进行了分析。结果表明,电子鼻技术在食醋品质预评价中是可行的。     

宽谱平面阵列激光器的设计与实现

在二极管泵浦的固体激光器中,由于泵源的输出波长具有温漂特性,造成了与激光晶体吸收光谱的匹配性问题,使得泵浦效率降低,影响固体激光器的输出能量。为了避免该影响,项目组采用拓宽发射光谱覆盖范围的设计思路,开展了宽光谱平面阵列的研制工作。本文分别完成了6芯平面阵列的建模、阵列中心波长的设计、以及基于高斯光谱模型的双波长叠加的仿真工作;同时采用(2.0 nm、2.4 nm、2.8 nm、3.2 nm)四个波长间隔的芯片进行了实验验证。结果表明：在波长间隔为2.0 nm和2.4 nm时,叠加后光谱呈现单一峰状态;在波长间隔为2.8 nm和3.2 nm时,叠加光谱呈现峰谷分布,相应峰谷比的测试值分别为1.03和1.14,设计仿真与实验结果基本一致。本文为宽光谱阵列激光器非温控泵浦结构的量化计算提供了思路。     

面向车载激光雷达光源应用的窄脉冲驱动技术

随着目前车载激光雷达技术发展日渐成熟,为了提高探测精度及探测距离,对激光光源的窄脉冲、高峰值光功率指标要求也随之提高。提出了一种针对激光光源的窄脉冲驱动技术,包括理论分析、参数仿真、试验验证。具体从电路原理进行参数分析,并通过理论建模进行不同参数下的仿真,从仿真结果确定各元器件参数及选型,经过多轮试验验证并优化电路布线及布局,最终实现了窄脉冲驱动。经过装机验证,该窄脉冲驱动技术可以驱动激光光源实现窄脉冲(3ns)、高峰值光功率(80W)光电指标,整机装机应用后,可以提高整机的探测精度及探测距离。     

高密度封装垂直出射窄脉冲半导体激光模块

针对采用边发射半导体激光器芯片进行多线集成窄脉冲半导体激光模块设计时，存在激光器芯片的排布位置受限、排列密度受限及发射板光轴方向尺寸较大等问题，研制了高密度封装垂直出射窄脉冲半导体激光模块。首先分析了寄生参数对驱动能力的影响，通过减小寄生电感和寄生电阻以获得高峰值窄脉冲驱动电流；然后进行芯组设计，通过设计侧面金属化陶瓷载体，将激光器芯片电极从陶瓷载体侧面引出，该结构将激光器芯片出光方向旋转90°,实现了激光垂直板面出射和板面自由排布，同时极大地压缩了光轴方向尺寸；最后将芯组和驱动电路进行整体设计，在密集排列的同时兼顾关键电路的均匀布局，实现了16线激光器芯片0.7 mm间隔的高密度排布和垂直板面出光。测试结果显示，模块的单路峰值输出功率约为80 W,脉冲宽度约为6 ns,功率不一致性≤5%。