窄线宽外腔半导体激光器研究进展

窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。 根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激 光器,分析各类激光器的基本结构与选频机制、介绍各自的优缺点以及国内外研究进展。 其中,前三类激光器采用非量子器件 进行频率选择,而法拉第激光器利用共振法拉第旋光效应选频,输出波长直接对应原子跃迁谱线,对激光二极管的电流与温度 变化具有良好的鲁棒性。 随后介绍外腔半导体激光器的应用情况,尤其是在精密测量领域中的典型应用。 最后总结并展望窄 线宽外腔半导体激光器的未来发展方向。     

半导体激光器电流调制实现短相干光源

传统的干涉仪采用激光光源,由于激光的高相干性,在平行平板、棱镜等特殊光学元件测量时存在严重的串扰;LED、钨灯等光源因准直性较差、光强稳定性差和相干长度较短等特征,同样不适合作为特殊光学元件检测干涉仪的光源。短相干激光光源具有方向性好、亮度高和相干长度适中等优点,是特殊元件检测干涉仪的理想光源。针对短相干干涉仪对光源的需求,对通过电流调制半导体激光器光源的相干性进行了理论研究。研究结果表明,调制频率越高、调制强度越大,光源的相干长度越短;偏置电流越大,输出功率越高,相干性也会变好,不利于产生短相干光源。在此基础上,搭建并研制了一款短相干激光光源,该光源相干长度为80μm,光源的旁瓣抑制比下降为0.31,输出光功率可达30 mW,能够满足短相干测量对光源的要求。     

808nm高亮度半导体激光器光纤耦合器件

针对单个808nm单管半导体激光器输出功率低,采用端面泵浦方式对光纤激光器进行泵浦时受到限制的问题,本文利用空间合束技术制成高亮度半导体激光器光纤耦合模块来提高808nm单管半导体激光器泵浦掺Nd3+双包层光纤激光器的效率。首先,通过微透镜对每个单管半导体激光器进行快慢轴准直;然后,使用反射棱镜对每个激光器发出的光进行空间合束;最后,利用自行设计的扩束系统将合束后的光束进行扩束,聚焦进入光纤,从而极大地提高光纤耦合模块的亮度。实验中将4只连续输出功率为5W的单管半导体激光器发出的光束耦合进芯径为105μm、数值孔径(NA)为0.2的光纤,当工作电流为5.8A时,通过光纤输出的功率为15.22W,耦合效率达到74%,亮度超过1.4MW/cm2.sr。     

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。     

半导体激光器腔面全介质涂层的研究

通过对GaAs/GaAlAs激光器谐振腔前、后腔面蒸镀2rO₂和ZrO₂、MgF₂的工艺过程,从理论和实验上分析涂层特性,透射率、反射率分别由无膜时的68%、32%,镀膜后提高到94%、95.0%以上,提高了激光输出功率和工作寿命,保护了器件端面。     

808nm含铝半导体激光器的腔面镀膜

研究了高功率808nm量子阱脊型波导结构含铝半导体激光器在空气中解理时不同镀膜方法对输出激光功率的影响,讨论了半导体激光器的灾变性光学镜面损伤机理及其腔面钝化薄膜的选择特性。对半导体激光器管芯前后腔面不镀膜,前后腔面镀上反射膜和前后腔面先镀上钝化薄膜再镀腔面反射膜方法进行了对比,测试了半导体激光器的输出功率。结果表明,先镀上钝化薄膜的器件比只镀上腔面反射膜的器件输出的激光功率高36%。只镀腔面反射膜的半导体激光器器件在电流为5A时就失效了,而镀钝化膜的器件在电流为6A时仍未失效,说明镀钝化薄膜的器件能有效地防止灾变性光学损伤和灾变性光学镜面损伤。在半导体激光器芯片腔面镀上钝化薄膜是提高大功率半导体激光器输出功率的有效方法。     

高功率半导体激光器

最近,日本松下电子公司发明一种椭圆形半导体激光器。该激光器的输出功率是目前世界上最高的,达720mw,其耗电仅为原半导体     

医用半导体激光器

本文概述了半导体激火器的特点及其近年来在医学中的应用动态，同时并介绍了国外某些厂家的产品现况。     

半导体激光器系统设计

介绍一种半导体激光器的设计方法,即采用littrow结构激光头、双层温控、精密恒温、PDH压缩线宽来进行总体设计,并详细地给出了激光头littrow结构的设计与加工细节,得出电流、温度精密可调可控的小型化半导体激光器装置。     

光纤光栅反射率分布对外腔半导体激光器的影响

在三腔镜近似的条件下,利用等效腔模型,完成了光纤光栅外腔半导体激光器(FBGECL)的理论建模。利用光纤布拉格光栅相关理论,对FBG-ECL模型进行了修正,着重考虑了光纤布拉格光栅的反射率分布、中心波长偏移以及边模抑制比对FBG-ECL性能的影响。对FBG-ECL的等效反射率、阈值增益和线宽特性进行了数值分析。结果表明,在考虑光纤布拉格光栅中心波长与设计波长偏移量、光栅反射率分布以及边模抑制比后,等效腔理论模型更加符合实际情况,可以更为准确地分析实际情况中FBG-ECL的相关特性,对设计应用于FBG-ECL的光纤光栅有一定的指导意义。     

半导体二极管激光器

<正> 国际商业机器公司开发了半导体二极管激光器,用以在电子器件的硅和聚酰亚胺表面沉积导电金属图案。功率的稳定增高使半导体激光器能进入高功率激光器原来未能胜任的一些应用领域。这种半导体激光器比气体激光器小而便宜得多。用激光器加热衬底,使含金属的     

传输线耦合下的差分对共模特性分析

基于差分信号奇模和偶模特性,分析和研究了传输线耦合对差分传输线的影响,研究表明由于传输线间的边缘场耦合,差分传输线的特性阻抗和传输时延均发生改变,从而引发阻抗不连续和信号错位,并最终导致共模噪声和EMI等信号完整性问题。传输线与差分传输线的耦合距离越小,耦合电容的不对称性就越大,引发的共模噪声也就越大。最后通过频域和时域实验验证了共模特性理论分析,实验结果表明,传输线与差分传输线间的两倍线宽间距将有效减小传输线与差分传输线耦合的差异,从而降低共模噪声和阻抗不连续以提高信号传输质量。     

柱状楔形微透镜光纤与半导体激光器耦合效率研究

为了提高半导体激光器与光纤耦合的耦合效率和失配容忍度,提出了利用带柱状楔形微透镜的多模光纤与大功率单片式宽发射域半导体激光器进行耦合的新技术。采用光线追迹的方法,进行数值模拟。通过对光纤微透镜结构参数进行优化,得到了高达99%的理论耦合效率。同时,还在理论上讨论了耦合时在光线传输方向上的失配容忍度。在实验中,得到了最高为87.06%的耦合效率。     

半导体泵浦YAG激光器

近几年来，美国Continuum公司在研究开发半导体泵浦激光器方面作出了巨大的努力，创造出多种性能优异的产品，供科研和工业部门应用。半导体泵浦激光器利用自身的频率变换以获得355和266mm以及1064和532urn波长的光束。这种激光器具有稳定性好，预热时间短、重复率高、光点小和光束质量好等优点，这是由于与闪光灯泵浦比较，它给予Nd：YAG棒的热载荷小，即使在高重复率下其畸变和双折射都很小。半导体泵浦激光器都采用＊＊L接口遥控调节重复率，点燃二极管，设定Q开关时间和控制块门等。HP－30O型激光器是第一台全新的半导体激光器，激…     

氮化镓基半导体激光器

由中科院半导体所和中科光电有即公司共同承担的国家“863”计划光电子材料与器件主题项目“氮化镓基激光器”获得重大突破，在中国大陆首次研制成功具有自主知识产权的氮化镓基激光器原型。该氮化镓基激光器采用在蓝宝石衬底上外延的多量子阱增益波导结构，     

新光源半导体激光器

通过对氦氖激光器和半导体激光器的性能比较,把以往用氦氖激光器做光源的部分物理实验改用新光源半导体激光器来实验。     

基于垂直腔面发射半导体激光器的自混合测速实验

针对激光自混合速度传感应用,采用新型垂直腔面发射激光器作为自混合干涉系统光源,对采用不同散射表面类型和工作电流所获得的自混合测速实验结果进行了研究.研究结果表明,黑色相纸材质的散射表面会对自混合信号产生不利影响;选择激光器的工作电流在阈值电流1～1.4倍时能获得较大且稳定的自混合信号.考虑该测速系统实际应用中存在开机预...     

基于半导体激光短阵列的976 nm高功率光纤耦合模块

采用12只出射波长为976 nm的传导冷却半导体激光短阵列为发光单元,研制出了百瓦级高功率光纤耦合模块.首先,利用光束转换器(BTS)和柱透镜对每只半导体激光短阵列进行光束整形,使得快慢轴方向光束质量接近并且发散角相同;然后,应用空间合束技术将每6只半导体激光短阵列在垂直方向上叠加,形成一个激光组,并利用偏振分束器(PBS)将两个激光组偏振合束;最后利用优化设计的三片式聚焦镜将激光耦合到光纤中.实验结果表明:该光纤模块的连续输出激光功率可达418.9 W,光纤芯径仅为400 μm,数值孔径(NA)为0.22,由此可得到激光亮度为2.19 MW/(cm2·str).利用Matlab软件分析光纤出射的光束形貌为平顶分布,显示其适合用于金属材料的硬化和焊接等领域.最后测量了模块的光谱,电流从20 A增加到50 A时,激光的峰值波长漂移了6.8 nm,并且在50 A时光谱宽度为4.12nm,表明该光纤耦合模块散热良好.同其它类型激光器相比,本激光模块电光转换效率和出光功率高,适用于材料加工和泵浦光纤激光器等领域.     

半导体泵浦固态紫外激光器

新一代的半导体泵浦固态紫外激光器能输出平均功率１Ｗ以上的３５５ｎｍ光,全固态设计,坚固耐用,使用简便灵活,在工业精细加工上有突出的优势。本文介绍了这一类新型激光器的优点及在电路板加工和医疗上的一些应用。