栅网耦合的光泵腔式亚毫米波激光器及最佳工作气压研究

采用电感性金属网栅作为光学谐振腔的反射镜和输入输出耦合器 ,设计制作了长度分别为 10 0cm、2 0 cm和 10 cm的 Fabry- Perot腔式亚毫米波激光器。运用半经典密度矩阵理论 ,通过迭代法计算了光泵腔式 NH3分子亚毫米波激光器的最佳工作气压。在实验上测量了 TEA CO2 - 10 R(8)和 9R(16 )泵浦上述 NH3分子亚毫米波激光器的最佳工作气压。理论计算与实验结果一致。     

密封长寿命千瓦级横流CO_2激光器

报道了高气压密封长寿命千瓦级横流CO_2激光器的结构、放电稳定性和长时间密封运转性能。讨论了在真空室中放入适量硅胶,对腔区进行有效冷却及提高气压对长时间密封运转的作用。 气流速度45m/s,工作气压82Torr,激活区长度80cm,输出功率1350W,效率15.6％,连续运转时间大于30小时。     

基于级联腔法布里-珀罗干涉仪的温度和压力同时测量

提出了一种基于级联法布里-珀罗干涉仪(CFPI)的光纤传感器,用于同时测量温度和压力.该传感器由单模光纤(SMF)、空心光纤(HCF)和双孔光纤(DHF)依次熔接在一起而构成.其中,HCF构成空气腔法布里-珀罗干涉仪(FPI),DHF构成石英腔FPI,两个FPI级联形成混合腔FPI.空气腔FPI通过DHF的空气孔与外部环境连通,实现对气压的高灵敏度传感;石英腔FPI利用二氧化硅的热光效应和热膨胀效应,实现对温度的高灵敏度传感.在0.1～0.6 MPa气压范围,60～260℃温度范围,实现的空气腔FPI的气压和温度灵敏度分别为4 nm/MPa和1 pm/℃,混合腔FPI的气压和温度灵敏度分别为0.5 nm/MPa和9 pm/℃.空气腔FPI和混合腔FPI对温度和气压的灵敏度不同,实现了温度和气压的双参数测量,同时该传感结构制造工艺简单,集成度高,灵敏度高.     

ICP刻蚀机反应腔室气流仿真研究

感应耦合等离子体(ICP)刻蚀机反应腔室的气流分布是影响等离子体分布与刻蚀工艺均匀性的重要原因之一.使用商业软件CFD-ACE 中的连续流体与热传递模型,对反应腔室中气流分布进行了仿真研究,讨论了不同质量流量(50～250 cm3/min)入口条件下电极表面附近气压分布情况,同时讨论了不同腔室高度(H=0.08,0.12,0.14m)对气流分布均匀性的影响.研究发现电极表面附近气压分布呈现中心高边缘低的特征,并随入口质量流量的增加而升高;气流分布均匀性随腔室高度增加而有所提高,而同时平均密度却会下降.通过对比发现3D与2D模型仿真结果基本一致.     

掺钛蓝宝石激光器的增益开关特性研究

实验研究了调QNd:YAG激光器泵浦的增益开关型掺钛蓝宝石激光器的时间特性,泵浦能量水平(泵浦能量/阈值能量)变化范围为2.1～3.8,腔长变化范围为20cm～60cm,并改变了腔的损耗。根据增益开关激光器时间特性的理论,激光脉冲的建立时间和其脉冲宽度取决于泵浦能量水平和腔长,并与腔损耗成反比,而与泵浦脉宽和波形无关,实验结果与理论分析相符。当用10ns脉宽的激光脉冲泵浦时,在20cm短腔长情况下获得了比泵浦光脉宽窄的仅4ns脉宽的激光脉冲。     

金属波导连续光泵气体太赫兹激光器

针对紧凑型光泵气体太赫兹激光器(OPTL)技术,设计并研制了全金属波导结构的气体太赫兹(THz)激光器原理样机.THz激光器工作介质为CH_3OH气体,最佳工作气压30 Pa,在波长9.69μm、连续功率44 W的9P(36)支CO_2激光泵浦下,实验测得在2.52 THz频点输出功率150 m W,光子转换效率为8.4%.研究THz激光输出功率与CH_3OH工作气压、泵浦光功率的关系、以及THz激光输出稳定性,并通过压电陶瓷对THz激光腔长进行精密调节,同时测量输出功率的变化情况,讨论了金属波导THz激光器的纵模特性.实验工作与结果为下一步紧凑型折叠波导腔全金属OPTL的研制提供了参考.     

一种利用激光拍频实现应力测量的传感装置

结合线性啁啾光纤布拉格光栅(CFBG),设计了一种基于激光拍频实现应力测量的传感装置。系统采用CFBG的时延改变谐振腔的腔长的方法,把波长变化转化为腔长变化,不同于以往改变腔长的方法,达到波长解调实现传感测量的目的。对线性CFBG的时延谱进行了测量,并对系统结构和测量原理进行了详细的阐述,对测量结果和精确度也进行了分析与计算。谐振腔长变化可达到6.2cm,腔长变化值与腔长比达到2.55%,使应力测量精度可以提高到10~(-7)N。     

全光纤型空芯光子晶体光纤高压气体腔

通过气体填充和泄漏实验,结合微管管流理论,研究了空芯光子晶体光纤(HC-PCF)高压气体填充和泄漏特性。结果表明,空芯光子晶体光纤的气体填充过程缓慢,减小出口密封腔体积可有效缩短充气时间。当将空芯光子晶体光纤一端与单模光纤(SMF)熔接后再进行氮气填充,对于3.03×106Pa填充气压,在4 h内,9 m长的空芯光子晶体光纤内部气压将达到平衡。实验测量了该9 m长,3.03×106Pa的充氮空芯光子晶体光纤单端泄漏速度随时间的演变特性,给出了一种制作全光纤型空芯光子晶体光纤高压气体腔的方案,并指出测量的单端气体泄漏速度随时间变化关系可用来评估最终腔压。在此基础上,制作了空芯光子晶体光纤高压气体腔,腔压为1.73×106Pa,光损耗为9.3 dB。     

GaAs对脉冲Nd:YAG激光器的调Q和锁模

本文分析半导体材料GaAs对1064nm激光的可饱和吸收特性,在闪光灯抽运的平凹腔和平凸腔Nd:YAG激光器中,插入GaAs样品作为调Q器件,实现了激光器的被动调Q运转,分别获得脉冲宽度32.7ns(平凹腔)和30.9ns(平凸腔)的激光脉冲。实验上研究了平凹腔腔长和输出镜透过率对调Q激光输出性能的影响。当平凹腔腔长增加到125cm时,观察到GaAs对1064nm激光的被动锁模。对上述实验结果给予了合理的理论解释。     

横向激励气压调谐波导CO_2激光器

一、气压调谐原理气体激光器通常是靠控制加在压电元件上的电压,使腔长产生微小变化而实现调谐的.这种方法对于低气压器件来说是比较方便易行的,但它受到自由光谱范围的调谐上限的限制.我们的器件能够在30～760托的宽广的气压范围内工作,因而在恒定腔长的条件下,可以利用气压的变化来实现调谐.     

LD泵浦微片Yb:YAG晶体产生300mW1.03μm的脉冲激光

我们用提拉法(CZ)沿(lll)方向生长了掺杂浓度高达20at.-%的Yb:YAG 晶体,获得了无色心、低位错密度、高度完整性的高质量单晶.在激光实验中采用波长为940nm左右的InGaAs半导体激光泵浦.激光腔为平-平折迭腔,腔长为73cm,折迭镜为凹面镜.泵浦光经过一个焦距为3cm的透镜和一个平面反射镜,聚焦在尺寸为8×8×1(mm)的Yb:YAG晶体微     

毛细石英管构成的高灵敏度光纤气压传感器

为实现高精度的气压测量,提出一种利用飞秒激 光微加工技术与光纤熔接技术制作的法布里- 珀罗(FP)干涉仪(FPI)型光纤气压传感器。利用波长800nm的飞秒 激光脉冲在毛细石英管侧壁上加工一微孔, 利用光纤熔接技术把毛细石英管熔接在一段单模光纤(SMF)和一段多模光纤(MMF)之间,制备 出一种光纤气压传 感器。通过改变传感器的FP腔内气压大小,导致FP腔内气体折射率改变,从而引起传感器 的透射 谱线性漂移,通过计算气压变化量与透射谱的谐振峰波长漂移量之间的关系就能够实现传感 器的气 压测量。理论分析了传感器实现气压测量的机理,实验测量了传感器的灵敏度。实验结 果表明, 传感器对周围气压变化的响应较大,透射谱的谐振峰波长随气压线性变化的灵敏度达到4.22nm/Mpa,而传感器对环境温度变化的响应很小,减少了温度对气压 测量的交叉感染。     

连续16 W二极管端面泵浦混合腔Nd:YVO4板条激光器

在半导体泵浦的固体激光器中,激光晶体的热效应在很大程度上影响了激光器的能量输出和光束质量.为减小激光器中的热效应,介绍了用LD端面泵浦板条(slab)激光晶体,结合稳腔-非稳腔混合腔型(hybrid resonator)实现的板条激光器.在腔长为50 cm的情况下,得到了16 W连续输出,高泵浦功率时斜效率达到59%,同时进行了稳腔方向的热效应分析.     

基于D2O的光抽运腔式太赫兹波激光谱线竞争

从半经典密度矩阵理论出发,建立了光抽运太赫兹波谱线竞争的双三能级分子系统模型,理论推导了抽运信号吸收系数以及太赫兹波信号增益系数的数学表达式,采用迭代法数值计算了CO2激光-9P(32)抽运重水(D2O)气体分子腔式太赫兹激光66μm和116μm两条谱线之间的竞争。给出了抽运功率、工作气压及激光腔长等工作条件下谱线竞争的一般规律。     

基于TDLAS技术的空气气压精确测量

基于可调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术,通 过测量水汽吸收线的展宽,实现了气体压力的精确测量。实验中光源被 分为两束,一束通过压力可调的样品池获得吸收光谱数据,另一束通过FP标准具用以波 长定标。选取 水汽在7243cm－1附近的两条吸收线, 利用测得的10～20kPa之间的水汽吸收线压力展宽值对 HITRAN数据库中的空气展宽系数进行校正。实时测量了参考气压值从30～100kPa时的 水汽吸收线压力展宽,计算得到气压值并与参考气压进行比较,不同参考压力下利用水汽7243.075cm－1 和7242.370cm－1处吸收峰计算结果与参考气压值的偏差分别分布于0.9%附近和2.0%附近,两条吸收谱线 测量结果波动均小于0.2%。实验测量结果与参考值几乎一致,且同一条件不同次测量结果波 动较小,证明了TDLAS技术应用于实时环境气压精确快速测量的可行性。     

NH_2D斯塔克效应调制CO_2激光的研究

本文报告了利用NH_2D(氘化氨)分子的斯塔克效应对10.6μm,P(20)支线的CO_2激光进行强度调制的研究。激光器外部一个20cm长,电极间距为1.15mm的斯塔克盒上,加上440V直流偏压和400Hz,20V有效值的交流调制信号,在池内气压为4托时,     

大功率InGaAsP/InGaP/GaAs激光器特性研究

介绍了无铝激光器的优点 ;利用 LP-MOVPE生长了 In Ga As P/In Ga P/Ga As分别限制异质结构单量子阱 (SCH-SQW)结构 ,讨论了激光器的腔长对特征温度的影响。对于条宽 1 0 0 μm、腔长 1 mm腔面未镀膜的激光器 ,连续输出光功率为 1 .2 W,阈值电流密度为 41 0 A/cm2 ,外微分量子效率为 62 % ,并进行了可靠性实验。     

超小型氦氖激光器工作特性研究

本工作仔细测量了腔长30mm，内径14．5mm的超小型He—Ne激光器在不同总气压、分气压比、工作电流条件下的输出功率。得到分气压比PHe；PNe=9．7：1，总气压P=4．6torr和工作电流I=3mA的最佳工作条件。为此类激光器的应用提供了数据。     

850 nm有源区无铝高功率SCH-SQW激光器

设计并制作了条宽 10 0 μm ,腔长 1mm的有源区无铝高功率SCH SQW激光器 ,室温连续输出功率达 1W ,阈值电流密度为 46 0A/cm2 ,外微分量子效率为 0 6 8W/A ,激射波长为 849nm(腔面未镀膜 )。     

基于游标原理的可调谐分布反射全光纤激光器

报道了一种新型全光纤离散可调谐分布反射(DBR)光纤激光器。光纤激光器为短腔结构,其有源区采用Er-Yb共掺单模光纤,有源光纤长度为6 cm。激光器采用两组级联光纤布拉格光栅(FBG)为反射腔镜,前腔镜各级联光纤布拉格光栅的布拉格波长间隔为1 nm,后腔镜为0.8 nm,利用游标原理,通过对前腔镜级联光纤布拉格光栅进行机械调谐,使前后腔镜各反射波长分别对准,实现了四个固定波长间隔为0.8 nm的离散调谐。这种光纤激光器具有波长调节准确,调谐速度快,成本低的优点,可用于作为多波长光纤传输系统的发射光源或系统检测光源,进一步增加级联光栅的组数可实现更大调谐范围。