半导体激光端面抽运碱金属蒸气放大器的理论研究

简要概述了半导体激光器抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)的研究背景与独特优势,介绍了DPAL主振荡功率放大器(MOPA)在国内外的发展现状。构建了基于碱金属原子三能级受激吸收-受激辐射理论的端面抽运DPALMOPA系统的速率方程模型并进行了系统的理论计算,分析了DPAL-MOPA的输出功率和提取效率随蒸气池温度、蒸气池长度、抽运功率和抽运光束的束腰半径的变化特性。与已发表的实验结果对比后发现,理论计算结果和实验数据十分吻合,验证了该理论模型的有效性。该研究对构建定标放大的DPAL系统具有理论指导意义。     

碱金属碘化物分子的光离解及碱金属原子的共振电离研究

利用脉冲激光束与分子的相互作用,对KI和GsI分子进行了光离解。同时，用另一束可调谐激光对离解后产生的中性碱金属原子K和Cs进行共振激发，然后把处在激发态的碱金属原子进行光电离。获得了碱金属离子的飞行时间质谱。另外，对光离解及光电离过程中可能存在多光子电离（MPI）过程进行了讨论和分析。     

激光抽运铷原子频标的实验研究

研制了激光抽运铷原子频率标准 ,对其多种参数及指标进行了测量 ,分析并提出了如何提高指标的相应措施。     

光抽运效应的实验演示

利用两台不同的激光器．一台作为抽运光源．另一台作为探测光源．抽运光源分别运转于不同的频率．并扫动其频率，得到各磁子能级随抽运光场的扫动而发生的原子重新分布所引起的吸收增强现象。     

原子光刻制备铬原子纳米条纹的实验研究

原子光刻技术可以制备高重复性的铬原子纳米条纹光栅,这种光栅可以作为纳米节距标准,实现对高精度的扫描探针式显微镜、电子显微镜等高端仪器的校准。高真空腔体中的固态铬原子受高温喷发出气态原子束,运动的原子束在冷却激光场和激光驻波场的分别作用下,实现原子束的准直与汇聚,沉积在位于激光驻波场后面的InP基片上。经过3h的堆积,得到间距为212.78nm,高度为9nm 的铬原子纳米条纹光栅。针对条纹生长速率较慢的问题,分析了具体原因,为后续工作提供参考。     

抽运光频率对全光Cs原子磁力仪灵敏度的影响

全光铯(Cs)原子磁力仪是一种高灵敏度弱磁检测装置,核心器件Cs原子气室中通常充入适量的缓冲气体避免被极化原子扩散至器壁引起壁碰撞弛豫,同时缓冲气体压强值将影响抽运光的工作频率。介绍了全光Cs原子磁力仪的工作原理,分析了Cs原子气室中充入1.333×104Pa He缓冲气体时,抽运光工作频率对原子磁力仪灵敏度的影响,并采用速率方程计算了不同抽运光频率下的原子极化率。当抽运光频率锁定在Cs原子D1线F=3→F′=4共振线,检测光频率锁定在Cs原子D2线F=4→F′=5共振线时,原子磁力仪可达到最佳灵敏度。     

CuCl微晶光透射谱实验研究

报道了ＣｕＣｌ微晶的近紫外和可见光透射谱的实验研究结果。同时给出了Ｈｅ－Ｎｅ激光辐照下的透射谱，发现３８９．０８ｕｍ波长处出现一个宽度为０．６４ｕｍ的透射尖峰。     

GaN折射率的椭圆偏振光谱研究

利用400～1200nm波段的椭圆偏振光谱对生长在蓝宝石衬底上的非故意掺杂纤锌矿氮化镓(GaN)外延薄膜进行了研究．通过拟合实验数据获得了GaN薄膜的厚度和在可见-近红外区域的折射率色散关系,即n^2(A)=2．26^2 330．1^2／((λ／nm)^2-265．7^2)．利用这一公式研究了GaN紫外-可见波段的反射光谱,计算得到的GaN薄膜厚度,与椭偏光谱结果一致,两者偏差仅为0．68％．     

光抽运石墨烯太赫兹负动态电导率的理论研究

石墨烯特殊的零带隙能带结构和载流子弛豫特性,在研究太赫兹辐射源相干放大领域引起广泛关注。考虑带内和带间跃迁对电导率的贡献,研究了光抽运单层和多层石墨烯中非平衡二维电子-空穴系统的动态电导率特性。结果表明,在足够强的光抽运下,石墨烯中的粒子数反转能够使得动态电导率的实部在太赫兹频段内出现负值,这使基于石墨烯的太赫兹放大或受激辐射源成为可能。同时,通过研究动量弛豫时间、温度、层数、光强对石墨烯的负动态电导率的影响表明,石墨烯多层结构的动态电导率最小值的绝对值更大,作为太赫兹激光器的激活介质更具优势。     

原子层沉积超薄氮化铝薄膜的椭圆偏振光谱法表征

采用原子层沉积(ALD)工艺在硅衬底上生长了35 nm以下不同厚度的超薄氮化铝(AlN)晶态薄膜。利用椭圆偏振光谱法在波长275~900 nm内测量并拟合薄膜的厚度及折射率和消光系数等光学参数。利用原子力显微镜(AFM)表征AlN晶粒尺寸随生长循环次数的变化,计算得到薄膜表面粗糙度并用于辅助椭偏模型拟合。针对ALD工艺特点建立合适的椭偏模型,可获得AlN超薄膜的生长速率为0.0535 nm/cycle,AlN超薄膜的折射率随着生长循环次数的增加而增大,并逐渐趋于稳定,薄膜厚度为6.88 nm时,其折射率为1.6535,薄膜厚度为33.01 nm时,其折射率为1.8731。该模型为超薄介质薄膜提供了稳定、可靠的椭圆偏振光谱法表征。     

光抽运双光子激光的全量子理论

本文采用均匀加宽的四能级原子模型与光泵双光子激光相互作用,其系统具有双光子损耗机制。利用全量子理论推导各原子算符的朗之万方程,进而研究了稳态光子数、频率、线宽及激光运转过程。     

半导体抽运的叠片热容激光器理论和实验研究

报道了半导体抽运的Nd:YAG叠片热容激光器的理论与实验研究,并用热容激光器的理论模型计算了在一定的工作时间和介质温升内激光输出特性,用Zemax软件对其抽运结构进行了模拟计算。实验中采用的4片Nd:YAG晶体尺寸均为63.5 mm×38.5 mm×7 mm,抽运平均功率约110 W,重复频率为10 Hz,占空比为0.2％,获得了最大19.1 W的1 064 nm激光输出,光光效率约17.4％。最后对两种抽运结构的叠片激光器进行了比较,提出了下一步的改进方案。     

AlGaAs/GaAs-MQW激光器光增益谱理论和实验

本文简明地描述了由载流子带内弛豫加宽的半经典的密度矩阵理论.根据该理论计算了AlGaAs/GaAs多量子阱激光器的线性偏振光增益及量子阱宽L_x、Al_xGa_(1-x)As势垒层x值和带内弛豫时间τ_(in)对TE增益的影响.实验测量了多量子阱激光器的偏振光增益谱.理论与实验进行了比较.     

毛细管放电抽运软X光激光产生条件的实验研究

实验探索了较低氩气气压下激光产生的条件。利用X射线二极管（XRD）测量了毛细管放电激励类氖氩46．9nm软X光激光的输出。在其他实验参量不变的情况下，改变主脉冲电流的波形，比较了激光尖峰与背景光的相对位置。实验结果表明，当氩气气压为23Pa时，激光产生时间相对于不同的电流上升沿是一个在小范围内基本稳定的值，约为40ns左右；激光尖峰产生于背景光的峰值附近，表明激光尖峰是产生在等离子体被压缩到轴心后的停滞阶段。实验结果证实了只有当等离子体的电子温度、电子密度同时在最佳范围时才能产生软X光激光，并且主脉冲电流对等离子体压缩加热到合适产生激光的电子温度需要一个相对同定的时间；这个时间与主脉冲电流前沿的快慢无关。     

铷原子磁力仪最佳抽运光强的研究

为了得到铷原子磁力仪的最佳抽运光强,进而优化原子磁力仪的灵敏度,理论分析了抽运光强与磁力仪的极化率、信噪比以及灵敏度之间的关系,设计了实验装置。采用自由感应衰减法对直径20mm的铷原子球形气室在不同抽运光强下对应的横向弛豫时间进行测量,并对相应的纵向弛豫时间进行测量,计算出了不同光强下的极化率,通过拟合得到了光强与极化率、信噪比以及灵敏度之间的关系曲线。结果表明,可在10mW/cm2附近得到系统最佳抽运光强。此研究结果为提高光强利用率并进一步优化铷原子磁力仪的灵敏度提供了指导。     

基于宽带非相干抽运光源的慢光延迟理论研究

从理论上分析了基于谱分割宽带非相干放大自发辐射(ASE)光源作为抽运信号产生受激布里渊散射(SBS)效应实现慢光延迟的特性。着重考虑了慢光效应对传输系统性能的影响, 对2.5 Gbit/s的非归零(NRZ)和归零(RZ)伪随机码进行了数值分析, 得到了延迟信号眼图、延迟量及Q因子在不同谱分割带宽和功率下的变化趋势。结果表明, 增大抽运功率和减小谱分割带宽有利于增加信号的延迟, 但延迟信号的扰动加大, 因而Q因子减小, 恰当选取抽运功率和谱分割带宽可以在保证延迟量的情况下提高Q因子, 有助于系统性能的优化。与传统实现宽带抽运脉冲方法相比, 使非相干ASE光源通过一个光纤布拉格光栅(FBG)滤波器, 可以很方便地得到吉赫兹带宽的抽运脉冲, 因而大大降低了系统的复杂度及成本, 且延迟量可以和传统方法相比拟。     

利用偏振光谱研究分子偶极矩取向

有机材料分子偶极矩的取向可以影响平板OLED器件 的输出耦合效率,进而对OLED的发光效率具有重要的影响。通过测量偏振光谱及Gaussian软 件拟合,分析了提拉成膜法制备的具有不同分子构型的8-羟基喹啉铝(Alq₃)和4,4-二(9-咔唑)联苯(CBP)薄膜及其溶液中分子偶极矩的取向。实验结果和理论计算分析表明 ,Alq₃分子具有5.769 Debye的固有偶极矩 ,而CBP分子的固有偶极矩为零。在氯仿溶液中两种分子的取向随机分布,提拉成薄膜后分 子沿提拉方向具有一定程度的择优取向,呈现各向异性。薄膜中Alq₃分子的各向异性度大 于溶液状态,而CBP分子的情况正好相反。分析认为:分子是否具有固有偶极矩及偶极矩的 取向,是不同的偏振吸收和偏振荧光现象出现的原因。     

SnTe纳米薄膜的椭圆偏振光谱研究

SnTe纳米薄膜材料光学常数的准确获取，对于其在高性能光电器件设计和在光电子领域的潜在应用具有重要的意义。然而，目前仍然很少有关于获取其纳米薄膜光学常数方法的相关研究报道。采用磁控溅射法以SnTe单靶为靶材，在石英衬底上制备了SnTe纳米薄膜；在未加衬底温度和未进行退火处理的条件下，通过制备工艺参数优化，即得到晶化的、组分可控的面心立方结构SnTe纳米薄膜。采用椭圆偏振光谱法，建立不同的拟合模型结构，利用SE数据库中的SnTe材料数据列表和Tauc-Laurents模型对所制备的SnTe纳米薄膜材料的膜厚、组成及折射率、消光系数等光学常数进行了研究。结果显示，具有该厚度的SnTe纳米薄膜材料在可见光波段具有较高的折射率、在可见到近红外具有较宽的光谱吸收。