免调试激光器研究新进展

介绍了免调试激光器的基本概念和广泛应用,总结了国内外关于免调试激光器的研究在实现激光器小型轻量化、多波长输出、改善大能量/高功率激光器光束质量方面的新进展,以及向双角锥棱镜谐振腔方向拓展应用研究的新动向。重点报道了角锥棱镜谐振腔在相干合成领域的最新进展,分别实现了角锥光纤激光器互注入相干合成和基于角锥固体激光器互注入相干合成,为实现高可靠、大能量/高功率、高光束质量激光输出提供了一个有效技术途径。     

基于平面光波导注入锁定技术的分布式反馈激光器阵列相干合束光源

面向芯片化空间激光通信、激光雷达等应用对高功率激光光源的需求，笔者将注入锁定到同一种子光的分布式反馈激光器（DFB激光器）阵列通过平面波导耦合器进行相干合束，解决了单个DFB激光器功率受限的问题。为了研究基于注入锁定技术的DFB激光器阵列的相干合束效果，测量了不同数目的注入锁定激光器在相干合束前后的光功率、相位噪声、相对强度噪声，通过计算得到2、3、4个DFB激光器的合束效率分别为91.6%、87.8%、78.3%，实现了相对于单个激光器的光功率放大，同时通过理论分析和实验研究了相干合束对相位噪声及相对强度噪声的影响。     

角锥腔互注入锁相光纤激光器

提出一种基于角锥互注入锁相的多路光纤激光器相干合成新技术,分析了其锁相原理,设计了基于球面角锥和平面角锥的两种多光束光纤激光器相干合成方案.开展了基于平面角锥互注入锁相的两路光纤激光器的相干合成实验,成功实现了两路独立光纤激光器的注入锁定,观察到波长锁定(中心波长稳定在1085.22 nm)、远场干涉条纹(可见度约0.5)、线宽压缩(44%)和功率合成效率大于1(120%)等现象,获得了超过2.4 W的相干合成激光输出.在两路光纤激光器不同功率比例注入条件下,研究了波长漂移的规律,得到了波长漂移量与注入功率成反比的定性规律.     

基于互耦合环形激光器获取高质量混沌信号

为了满足混沌保密通信的需求，提出了一种基于两个半导体环形激光器互耦合产生高质量混沌光信号的方案，采用数值仿真的方法进行了理论分析，得到了各种参量情况下的时间序列、功率谱及自相关系数分布图。结果表明, 在一定的参量条件下，激光器能展现出单周期、多周期及混沌等动力态；在较大的频率失谐下，混沌信号的时延特征能够被较好地抑制；通过大范围扫描注入参量，可得到带宽最大为14.0GHz并且具有较低的时延特征的混沌信号，能显著提高混沌保密通信的传输速率及安全性。此研究结果可为环形激光器在混沌保密通信中的应用提供一定的理论参考。     

信号调制延时光反馈混沌系统的多路复用通信

为了研究信号调制延时的光反馈与光注入半导体激光器激光混沌系统的多路复用通信,采用数值仿真的方法,通过支路用户信号对相应支路延时进行调制实现对信号的编码,然后利用混沌同步和互相关检测进行解码,成功实现了3个用户1Gbit/s信号的复用与解复用,分析了有效解码的条件及产生误码的主要原因。这一结果对于探讨用户数量更多、传输速率更快的混沌复用通信是有帮助的。     

光纤激光器的相干输出

研究了两路光纤激光的相位锁定和相干输出, 用融锥光纤耦合器实现了两路高掺铒光纤激光之间的相互耦合。提出了在激光器高反射率前腔镜的前面加融锥光纤耦合器的方法构成简单的共振腔, 从而实现两路光纤激光的相干叠加。开展了基于融锥光纤耦合器互注入锁相的两路光纤激光器的相干合成实验, 成功实现了两路光纤激光器的注入锁定, 观察到了波长锁定（中心波长稳定在1549.8 nm, 线宽为0.08 nm）、远场干涉条纹和线宽压缩现象。分析了单个激光器和激光器阵列的斜率效率, 当反射率为70%, 抽运功率均为145 mW时, 获得最大合成功率为127 mW。     

利用耦合时延增强激光混沌系统安全性能研究

安全性是混沌通信中的重要问题。基于一个外光反馈半导体激光器驱动两个互耦合激光器的混沌通信系统,研究激光混沌系统中反馈时延与耦合时延特征,并应用龙格-库塔法进行动态仿真。重点分析了当调节一些可控参数(耦合时延和驱动强度)时,能够改变两耦合激光器输出自相关函数中反馈时延和耦合时延幅值的差异,以此掩藏反馈时延,从而得出更优载波。仿真结果说明利用耦合时延可以增强激光混沌系统的安全性。最后给出了在优化载波后系统同步质量的讨论。     

2～5μm全固态中红外高功率光纤激光源研究进展（特邀）

2～5μm中红外波段激光在科学研究、生物医疗、通信等众多领域中都有重要的应用价值,一直以来都是激光领域的研究热点。主要对目前国内外高功率2～5μm全固态中红外光纤激光源的发展现状进行了梳理,包括稀土离子掺杂的中红外光纤激光器、波长灵活可设计的拉曼光纤激光器和宽带超连续谱激光器,并对2～5μm全固态中红外光纤激光源的发展进行了展望。     

弱耦合互注入锁定半导体激光器的线宽研究

高速光通信、高分辨率光传感等领域的发展迫切需要窄线宽激光器，半导体激光器凭借其高可靠性、高转化效率以及易于集成等优点得到广泛应用。当前，虽然实验已发现在弱耦合条件下，互注入锁定激光器可以显著改善半导体激光器的线宽，但缺乏稳定性分析的有效手段以及关键参数对线宽影响的深入分析。本文使用基于传输矩阵理论的阈值增益分析模型定性分析了互注入锁定激光器的稳定性，并应用基于噪声相关性的迭代噪声模型深入分析了线宽的主要影响参数，为窄线宽互注入锁定半导体激光器的应用提供参考。     

大能量窄线宽全固态钛宝石激光器的研究进展

主要介绍了用于差分吸收激光雷达系统和蓝绿激光通信的大能量、窄线宽全固态脉冲钛宝石（Tn：Al2O3）激光器的应用及其在国内外的研究历史和现状。阐述了目前获得大能量、窄线宽全固态钛宝石激光器的几种典型方法,比较了其优缺点,并对这种激光器的发展前景进行了展望。     

两路光纤激光器外腔式互注入锁相实验研究

提出了一种获得相干合成激光输出的新方法。利用45°半透半反分束镜和角锥反射器,通过对两路独立振荡光纤激光器(FL)成功实现外腔式能量相互注入锁相输出,在远场观察到清晰稳定的干涉条纹(可见度约0.5),获得了功率约400mW的相干合成激光输出,功率合成效率接近80%。整个互注入锁相系统中的元件均采用高功率器件,因此本方法可以在更高功率条件下运行。     

用于冷原子干涉仪的拉曼激光的注入锁定

原子干涉仪通常采取拉曼脉冲序列对原子波包进行相干操作,高功率的拉曼光可让更多的原子参与速度敏感型受激拉曼跃迁,有利于实现信噪比高的原子干涉仪条纹。研制高功率的拉曼激光器对冷原子干涉仪的实验研究具有重要意义,文章报道了基于注入锁定技术实现的高功率拉曼激光器的实验结果。主激光器经过1.5 GHz声光调制器产生1级衍射光作为拉曼光的种子光,注入到两个从激光器后锁定,并实现功率放大。两个拉曼光的频率相差3.0 GHz,频率调谐范围为200 MHz。     

全固态单频激光技术

全固态单频激光器在高分辨率激光光谱学、相干通信、激光雷达、引力波探测等方面的重要应用,成为全固态激光器研究的一个重要方向。概述了几种获得全固态单频激光器的方法,主要有短腔法、耦合腔法、双折射滤光片法、光栅选频法、插入标准具法、单向环形腔法、扭转模腔法等。介绍了不同方法实现单频的基本原理及国内外进展,总结比较了它们各自的优缺点和适用范围,为不同的单频激光应用需求提供了不同的单频技术手段。     

半导体激光器在光纤通信中的应用

介绍了半导体激光器的主要特点和国外研究情况,较详尽地阐述了它在激光通信和光纤通信中的应用情况。     

利用速率方程分析光纤激光器相干耦合系统的尝试

尝试采用稳态速率方程,分析了由一个光纤耦合器连接起来的、两个掺Er光纤激光器组成的相干耦合系统.考虑到设置在光纤耦合器的一个输出端口的公共反射镜还担负着实施两个激光器间的相互注入的功能,利用光纤耦合器的变换矩阵以及光场相干叠加的要求,可以确定激光器速率方程组满足的边界条件.在进行合理的近似处理后,把速率方程组转化为代数方程组.利用这些结果分析了系统的一些特性,比如耦合器的分光比和不同泵浦功率对输出功率的影响等.     

国外光纤激光器研究进展

介绍了典型光纤激光器的工作原理及光纤激光器具有的模式好,体积小,免冷却等一系列其他激光器无法比拟的优势,受到了来自通信、军事技术、工业加工、医疗和光信息等应用领域的高度关注,论述了国外在连续光纤激光器、脉冲光纤激光器等方面研究现状,最后总结了光纤激光器产业化的趋势。     

光子集成混沌半导体激光器研究进展（特邀）

混沌激光具有宽频谱、类噪声、低相干等特性,在保密光通信、高速随机数、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪和分布式光纤传感等领域具有重要的应用价值。光子集成混沌激光器是混沌激光应用的核心器件,具有体积小、性能稳定、成本低等优点。综述了近十年来光子集成混沌半导体激光器的进展及其主要应用。首先介绍了混沌半导体激光器的集成方式;接着介绍了光子集成混沌半导体激光器的分类,根据其扰动方式讨论了直腔单反馈、多腔反馈、环形腔反馈、二维外腔反馈、互注入等结构,并对比分析了各自的优势与输出特性;然后介绍了光子集成混沌半导体激光器在光时域反射仪、保密光通信和高速随机数产生等方面的应用;最后,讨论了光子集成混沌激光器的关键集成技术、时延特征抑制及间歇混沌的特性。     

Cr4+:YAG晶体在固体激光器中的应用研究

Cr4 :YAG晶体具有良好的物理化学性质 ,其在激光器的研究中有着十分重要的作用 ,这篇文章第一次全面概括了Cr4 :YAG晶体在固体激光器中的三种应用。Cr4 :YAG晶体既可作为调Q晶体用于其它固体激光器中 ,用来改善输出激光的性能 ,同时它也可作为激光增益介质 ,制作成宽带可调谐的激光器系统 ,用于光纤通信技术、量子通信、光电子器件等等当中。