片状陶瓷YAG激光器的束转动90°环形非稳腔设计与数值模拟

提出将束转动90°环形非稳腔应用于片状陶瓷YAG激光器的设计。该设计采用两个薄片状YAG增益介质垂直放置形成屋脊镜,与另一屋脊镜共同构成光束旋转系统。采用快速傅里叶变换方法,计算了该腔的空腔模式分布。分析了该腔对抽运不均匀影响光束质量进行补偿的机理。并以片状增益介质侧面抽运不均匀为模型,计算比较了束转动90°环形非稳腔与常规腔的光场分布。说明束转动90°环形非稳腔应用于固体激光器,对抽运技术引起的不均匀增益平均化,改善了光束质量。为束转动90°环形非稳腔在固体激光器的应用提供依据。     

共电极折叠腔窄脉冲射频波导CO2激光器设计分析

报道了共电极折叠腔电光腔倒空射频波导CO2激光器的设计方案,为在限定激光器体积的前提下大幅度地提高激光的输出功率,主振激光采用了Z折叠腔结构以及电光腔倒空方式输出激光.本振通道采用单通道结构.此激光器结构可以提高外差频率稳定度.理论分析了控制电光腔倒空过程激光输出波形的方法.     

半导体微腔激光器瞬态响应及调制特性分析

针对半导体微腔激光器的结构特点,考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应,采用传统速率方程的表示形式,建立了微腔激光器的速率方程,着重讨论了微腔激光器的瞬态响应及调制特性,给出了其动态特性的仿真结果,分析了自发辐射因子、注入电流和腔长对微腔激光器的激射阈值、延迟时间、驰豫振荡频率和光输出等参量的影响,从而为改善微腔激光器的高频调制特性和优化器件结构提供了理论依据.     

半导体微腔激光器瞬态响应及调制特性分析

针对半导体微腔激光器的结构特点,考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应,采用传统速率方程的表示形式,建立了微腔激光器的速率方程,着重讨论了微腔激光器的瞬态响应及调制特性,给出了其动态特性的仿真结果,分析了自发辐射因子、注入电流和腔长对微腔激光器的激射阈值、延迟时间、驰豫振荡频率和光输出等参量的影响,从而为改善微腔激光器的高频调制特性和优化器件结构提供了理论依据。     

808nm连续输出13.6W单芯片大功率激光器

通过对大功率激光器腔面光学灾变损伤的研究,分析了激光器腔面镀膜的损伤机理。为了提高激光器的输出功率,采用TiO_2替换Si作为高折射率材料,建立非标准膜系降低电场强度,同时优化膜层材料的粗糙度,并采用离子源进行清洗和助镀,有效提高了激光器的腔面光学灾变损伤阈值。结果表明,所制作的808nm激光器,最大连续输出功率达到13.6 W。     

InGaAsP/InP二维半导体光子晶体激光器的研究

光子晶体具有调控光子的能力,而光子晶体激光器的实现则证实了这种调控能力.描述了基于InGaAsP/InP材料的二维半导体光子晶体激光器的研究,主要介绍了点缺陷型光子晶体微腔激光器的理论设计、模拟分析及与器件性能的比较.理论上采用平面波展开法和三维有限时域差分法,分析了通过采用调整点缺陷腔的最近临空气孔的尺寸,可以提高光学微腔的品质因子Q,从而提高激光器的工作性能,降低激光器的激射阈值,实验中研制了不同近邻孔径尺寸的激光器,观测到激光器激射阈值降低的现象,实验结果与理论模拟相一致,除此之外,还实现了光子晶体三角形腔和H2腔激光器的激射.     

量子阱激光器的阈值电流与腔长关系

一般激光器的阈值电流会随着腔长增加而增大,但是最近发现单量子阱激光器的阈值电流在很大的腔长范围内保持恒定。造成这样现象的原因是由于激光器有源区不掺杂和采用了线形渐变折射率导引机制的量子阱激光器结构,这样可以有效的减少载流子泄漏和非辐射复合,因此激光器内损耗很小,阈值增益主要由腔面损耗决定,致使阈值电流在很大的腔长范围内保持恒定。     

锗基InAs量子点激光器的腔面失效及再生的研究

围绕锗基InAs量子点激光器,开展了激光器腔面失效及再生的研究.研究并分析了灾变性光学镜面损伤产生的机理及其对激光器腔面的影响,开展了腔面再生研究,发展了一套创新性的腔面再生工艺并实现了失效的锗基InAs量子点激光器的再生.根据锗基InAs量子点激光器材料结构设计腐蚀工艺,通过选择性腐蚀在激光器腔面制备出悬臂结构,采用细针解理使悬臂结构自然解理,获得新的激光器谐振腔面,失效激光器重新工作.对比了激光器失效前和再生后的工作性能,结果表明因灾变性光学镜面损伤而失效的锗基InAs量子点激光器获得全新的谐振腔面,锗基激光器器件性能和失效前相当.     

Er3+-Yb3+共掺DBR光纤激光器的实验研究

采用Er3 -Yb3 共掺单模光纤制作了DBR光纤激光器,有源光纤长度为10cm,光纤激光器为短腔结构.通过对不同前腔镜反射率的Er3 -Yb3 共掺DBR光纤激光器进行实验,得到了前腔镜反射率与激光器输出功率和阈值电流之间的关系,并对前腔镜反射率和有源光纤的长度的最优化选择进行了分析.     

准直透镜失调对Littman-Metcalf光栅外腔激光器线宽的影响

以光栅外腔半导体激光器的理论知识为基础,对Littman-Metcalf型外腔半导体激光器的工作原理进行了说明,并详细地讨论了外腔半导体激光器的线宽压窄以及模式选择机制,采用严格的耦合理论和光线变换矩阵推导了系统结构参数对光场耦合效率影响的计算公式。同时,对影响Littman-Metcalf外腔激光器输出激光线宽的几个重要因素进行了分析,重点讨论了系统中准直透镜位置失调导致的线宽变化规律。计算结果表明:合理地控制Littman-Metcalf光栅外腔半导体激光器的外腔参数可以将中心波长为785 nm半导体激光器的本征线宽压窄四个数量级,该外腔系统中准直透镜位置失调会影响系统出射光场与经外腔反馈光场之间的耦合效率,进而影响光栅外腔半导体激光器的输出线宽。     

多程环形腔失调引起的损耗分析

本文对多程环形腔失调引起的损耗进行了分析，导出了单程损耗的表示式，对这类腔的设计和调整有参考意义。     

失调正交棱镜腔的分析

使用传输矩阵方法推导出了稳定正交棱镜腔失调灵敏度参量的公式。本文所得结果在理论上说明了这类棱镜腔具有对失调不灵敏和机械稳定性高的优点。     

定向棱镜谐振腔的矩阵光学分析

利用矩阵光学的分析方法对定向棱镜谐振腔的传输矩阵、失调特性和场特性进行了分析和近似计算.通过等价的方法计算了定向棱镜与平面输出镜构成自准直的临界腔结构,也可以获得稳定腔或非稳腔结构;自准直,临界腔失调灵敏度为零,具有很强的抗失调能力,从而保证光束质量不致下降;研究了定向棱镜的Jones矩阵,可实现模式选择,定向棱镜腔中有6种本征模式.     

Nd:YAG激光器输出特性的研究

运用激光谐振腔的矩阵理论，详细分析了内含热透镜的平－平腔的稳定特性。在理论分析的基础上，设计了腔参数进行了实验验证。在实验中还分别测量了谐振腔失调角度及棒相对谐振腔轴线的倾斜角度对激光输出功率的影响。     

非稳腔准直和失调影响的计算机仿真

介绍了正支共焦腔准直和非工作态失调的计算机仿真。利用这种仿真对失调影响光束稳定性进行了初步诊断 ,仿真与实验取得了一致的结果 ,且灵活和直观。     

环形腔扫描干涉仪及其模匹配的研究

介绍了用环形谐振腔制做而成的新型扫描干涉仪,它的设计原理是基于谐振腔之间的模匹配理论。用它来测定激光模式时不需要加隔离器。文中对于激光腔和环形谐振腔的模失配和失调问题也进行了讨论。这一装置有很好的应用前景。     

复杂像散腔的2维失调灵敏度的矩阵表示

为了分析激光谐振腔的一般复杂像散特性,采用了8×8失调增广矩阵和MATLAB的符号运算的方法,推导出了复杂像散腔失调灵敏度的一般解析表达式。该表达式可涵盖具有多个光学元件的多种像散腔,并可定量分析这些像散腔在x-O-z和y-O-z两个平面上的失调灵敏度。计算结果表明,复杂像散腔的模场和失调灵敏度在x-O-z和y-O-z两个平面上均存在耦合。这一结果对复杂像散腔的设计与分析提供了很好的依据。     

变反射率镜非稳腔Φ20mm口径Nd：glass激光器研究

详细分析了高斯变反射率镜非稳腔的腔模和输出特性，给出了各阶横模的解析表达式。采用高质量的高斯变反射率镜在Φ２０ｍｍ大口径Ｎｄ：ｇａｌｓｓ激光介质上实验研究了这种腔的输出特性，获得了１０Ｊ级发散全角为０．１８ｍｒａｄ近衍射极限的高强激光束，该发散角只有相应普通非稳腔的１８％，同样泵浦时输出能量约为普通非稳腔的７０％。最后实验研究了这种腔结构的失谐灵敏性．     

高功率脉冲激光器抗失调谐振腔的研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光器特别是高功率脉冲激光器的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内外圆锥面组合反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了新型激光谐振腔的单脉冲输出能量和直角内外圆锥面组合反射镜失调角的关系以及新型腔激光器在全反镜失调时输出光斑的改变,并和平凹稳定腔脉冲CO2激光器进行了比较。实验结果表明,若两种激光器的全反镜失调角相同,组合锥面全反镜谐振腔激光器的单脉冲输出能量降低的程度不到平凹腔激光器的50%。在组合锥面全反镜失调角达到6′时,新型激光谐振腔激光器输出光斑形状没有明显变化。新型激光谐振腔的抗失调稳定性远超过平凹稳定腔。     

适用于圆筒形放电区的四镜半外腔的失调分析

基于矩阵分析方法,对提出的圆筒形增益区的四镜半外腔的腔镜失调特性进行了分析,并用数值计算例子加以说明,给此类新型激光器的实际工作,如加工腔元件、选择腔参数、安装调试等提供了参考.