波长间隔可调谐多波长光纤光学参量振荡器

提出并实现了一种以高非线性色散位移光纤为增益介质,以光栅对形成谐振腔,简单线形结构的连续光抽运的波长间隔可调谐多波长光纤光学参量振荡器(MW-FOPO)。采用波长可调谐的窄线宽激光器作为抽运种子光源,以伪随机相位调制抽运光来抑制高非线性光纤中的受激布里渊(SBS)散射效应,结合高功率掺铒光纤放大器构成光纤光学参量振荡器的大功率抽运,通过四波混频(FWM)效应获得了室温下稳定的多波长激光输出。MW-FOPO的波长间隔可以通过调节抽运波长进行调谐。在1505~1615 nm光谱范围内,获得了17条消光比大于10 dB的多波长谱线。实验证明了MW-FOPO实现多波长激光光源的优异特性。     

两节分布反馈激光器的性能

详细讨论了两节(两电极)分布反馈(DFB)激光器的重要特性,其中包括调谐理论、频率调制响应以及频率交换速率。两节DFB激光器的调谐机理可根据波导光栅反射特性的基本相位和幅度来解释。波长调谐由不均匀电流注入的纯电子效应所引起。激光器的调制带宽由有源区中受激载流子寿命所决定。在激光器红移和蓝移静态调谐状态下,FM响应和频率交换是不同的。对高速FSK调制,激光器应偏置于蓝移状态下工作。FM响应的大小和相位变化影响激光器的高速频率交换。     

采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法

针对现有半导体激光器（Laser Diode,LD）幅度调制电路具有调制幅度不稳定、调制波形存在非线性失真的缺点,提出采用实时功率反馈的幅度调制方法。通过光电二极管（Photodiode,PD）实时监测LD的输出功率,再根据LD的输出功率自动调整LD工作电流,使其输出功率随调制信号线性变化。最后根据提出的调制方法设计并实现了调制电路,实验结果表明:在温度20~40℃范围内,调制电路的-3 dB带宽达到20 MHz,调制功率的幅度稳定度优于4%,最大非线性误差为0.1%。该调制方法提高了半导体激光器的输出功率稳定性,减少了调制波形的非线性失真,拓宽了半导体激光器的线性工作范围。     

非对称GaAs／Al0.3Ga0.7As双量子阱的光学特性和光学非线性

报道用光调制反射谱和光致发光方法对非对称的GaAs/Al_(0.3)Ga_(0.7)As耦合双量子阱研究的实验结果。在300K和77K下测量了光调制反射谱,对实验结果的线形拟合确认了在双量子阱中分别对应子能级11H、11L、13H、22H等的跃迁,并与理论计算结果作了比较。以氩离子激光器488nm激发测量了双量子阱中基态(n=1)荧光峰强度随激发光密度的变化,研究了其非线性效应。用632.8nm激光在弱激发下测量了3.8～300K范围内相应荧光峰随温度的变化,对实验结果作了分析讨论。     

分布式反馈激光器调制特性研究

为了深入了解分布式反馈激光器（DFB）的发光机理与调制特性,通过理论分析和实验对DFB的调谐特性进行了研究。得到FITEL和JDS Uniphase两款激光器调制电流与输出中心波长的对应关系和两种确定系数不同的拟合方程,证明了这两款DFB激光器在实际应用中存在非线性关系。结果表明,FITELFRL15DCWD-A82激光器的3dB带宽与驱动电流幅值关系为3.715pm/mA;该调制结果优化了该激光器的可用相干长度,并验证了驱动信号频率变化不影响3dB光谱宽度。对DFB激光器低频调制特性的定量分析结果可为相干检测系统驱动电路设计提供实验依据。     

单脊条形可调谐电吸收调制DFB激光器

报道了一种波长可热调谐的电吸收调制分布反馈激光器(Electroabsorptionmodulateddistributedfeedbacklaser,EML)。在激光器条形的侧面淀积一薄膜加热器,EML实现了 2 2nm的连续调谐。在调谐范围内,激光器输出功率的变化小于 3dB。采用端面有效反射率方法和耦合波理论的计算表明:采用相调制方法,可实现调谐范围达3 2nm的EML。如果热调谐与相调谐方法结合,可在较宽范围内实现波长快速调谐的EML     

OFDR光源非线性调谐引起的距离偏移校正研究

在基于光频域反射仪(OFDR)的光纤距离测量中,光源非线性调谐效应直接影响测量距离的精度,使得OFDR的测量结果发生偏移。通过理论分析调频线性度与测量距离的关系,提出了一种距离校正的方法,利用辅助干涉仪测量光源调谐的非线性偏移量,根据偏移量直接在信号频域上进行插值校正,消除光源非线性调谐对测量距离的影响。实验表明:该方法能够有效提高OFDR测量距离的精度和空间分辨率,能在一个扫频周期内完成运算,具有很高的运算效率。     

调制转移光谱稳频的研究

532nm激光的碘吸收谱线的频率被国际计量委员会(CIPM)推荐用于频率计量标准．激光频率标准对长度和时间的计量是很重要的。碘分子在532nm附近有丰富的强吸收谱线．可以作为频率稳定的绝对参考谱线。使用532nm单块固体激光器，在375kHz新的调制频率下．利用调制转移技术，将激光频率调谐到^127I2的R(56)32—0跃迁的吸收谱线，并观察到该吸收谱线相应的15条超精细结构分量。通过展宽的调制谱线可以看出375kHz的调制频率得到比312kHz调制频率更高的鉴频敏感度．并在实验上成功地将激光频率稳定在碘的超精细吸收谱线的α10，分量上长达10h，估计稳定度在10^-13量级。准确的频率稳定性正在两台激光器上用拍频的方法进行测量。     

~(127)I_2饱和吸收稳定612nm He-Ne激光器调制频移的实验测量与分析

本文测量了不同调制幅度时 He-Ne/I_2激光器在~(127)I_2R(47)9-2的 r、q、p、o、n 各条超精细饱和吸收谱线上的训制顿移。实验和分析表明,在大调制时,背景和交叉干扰对频移的影响较大,并且频移方向相同;在小调制时,调制信号的非简谐失真则是频移的主要来源。     

可调谐激光吸收光谱技术监测燃烧中CO检测方法比较

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被选定的待测气体特征吸收谱线的吸收光谱,从而对待测气体进行定性或定量分析.TDLAS技术与开放式的多次反射池相结合,分别利用二次谐波探测方法和自平衡加波长调制的新型检测方法,测量了酒精喷灯火焰的CO浓度.测量结果表明,自平衡加波长调制的新型检测方法与二次谐波检测方法相比,不仅使检测限提高了16.3倍,还有效地消除了激光器、火焰的光强波动影响,可以应用在燃烧控制及喷焰气体CO浓度测量等多个领域.     

波长调制光谱检测下限计算方法的研究

在基于波长调制光谱技术的大气痕量气体检测下限计算方法的研究中,全面准确地描述吸收信号及噪声的大小极为重要。为了探讨半导体二极管激光器在进行波长直接调制时伴随产生的残余振幅调制噪声对检测下限的影响,在理论推导中采用了一种同时考虑波长和振幅调制的二次谐波信号分析及提取方法,以二次谐波信号峰谷差值作为系统的检测信号,对可调谐二极管激光器吸收光谱检测系统的信噪比和检测下限进行了理论分析,取得了洛伦兹吸收线型条件下残余振幅调制噪声对系统信噪比和检测下限的影响的精确计算数据。结果表明,在吸收线的线宽较大的检测条件下,残余振幅调制噪声是影响检测下限的重要因素。     

基于近红外波段激光光谱吸收的丙烷探测研究

为了对石油气挥发性有机化合物的主要成分进行实时监测,实现石油化工行业的安全生产,采用激光光谱分析技术、利用宽谱光源分析了丙烷在1686.00nm~1687.00nm波段的光谱吸收特征,获得了吸收系数随波长变化的洛伦兹线型,其半峰半宽为0.21nm。选择中心波长为1686.30nm的分布反馈式半导体激光器作为光源,在丙烷宽谱吸收峰范围内进行波长扫描,得到了一次谐波信号和二次谐波信号随丙烷体积分数的变化规律,并在丙烷的体积分数0.0050~0.0300范围内标定了二次谐波与一次谐波信号的比值与体积分数的线性关系。结果表明,实验系统有很好的稳定性与重复性,能够进行实时的丙烷在线检测。该研究为探测其它挥发性有机化合物气体提供了理论及实验参考。     

参考谱线法测量倍频Nd:YAG激光器调谐波长的研究

为了精确测量倍频Nd:YAG激光器的调谐波长,采用碘分子在532nm附近的强吸收谱线作为频率稳定的绝对参考谱线,建立了以碘蒸气为标定物的激光调谐波长测定系统,实际测量了碘蒸气吸收谱线.通过谱线的特征结构与理论吸收谱线的比较,得到了倍频Nd:YAG激光器调谐频率与外加偏压及电位计旋转角度的对应关系,并确定了激光频率跳变点的位置,最后给出了倍频Nd:YAG激光器的调谐范围.结果表明,碘吸收谱线法可以用来精确测量倍频Nd:YAG激光器的调谐波长.     

Influence of spontaneous frequency fluctuations on lineshape of semiconductor laser modulated by a pseudorandom pumping current

The lineshape of a single-mode semiconductor laser is studied numerically for fast pseudorandom current modulation. We analyze the contribution of frequency fluctuations originated from spontaneous emission to the laser spectrum. The expression is derived for the nonstationary phase increment determining the influence of frequency noise on the lineshape. The obtained results show that spectral characteristics of laser radiation substantially depends on the spontaneous emission factor as well as on parameters of modulation.     

一种激光外差干涉非线性误差新颖测量方法

为了精确测量激光外差干涉非线性误差,提出了一种新的激光外差干涉非线性误差测量方法。通过对来自激光外差干涉测量臂的输出信号直接进行数据采集和频谱分析,分离出非线性误差的一次谐波和二次谐波分量,得到非线性误差相对测量信号之间的幅度比值;通过建立激光外差干涉非线性误差与幅度比值之间的模型,实现对激光外差干涉非线性误差的精确测量。实验结果表明,应用非线性幅度模型和频谱分析的方法能够精确地测量激光外差干涉非线性误差,相对其它测量方法具有结构简单、易于实现、避免传感器引入非线性误差等优点。     

2μm附近二极管激光吸收光谱CO2浓度测量研究

采用波长2μm附近的可调谐半导体激光二极管作为光源,结合多步吸收光程和光纤传输技术,通过激光吸收光谱直接测量方法对CO2分子浓度进行测量研究。实验在标定了激光器调谐范围内17条CO2吸收谱线的波长及相应的吸收带跃迁的基础上,研究了不同压力下纯CO2气体在2008nm附近的吸收光谱,由吸收信号随气体压力的变化关系得到低气压下实验装置的系统刻度因子。并进一步对样品气体的CO2浓度进行测量,测量给出CO2分子浓度为(2.754±0.145)×1016 cm-3,测量误差主要来源于目前实验中所使用的气压计的精度和读数局限性。该研究为气体分子浓度测量、同位素含量分析提供了一种光谱测量方法。     

Intersubband Absorption in Terahertz Lasers Based on Optically Pumped Quantum Well Structures

We study the effects of microscopic dynamics of electrons on the intersubband optical absorption in terahertz lasers based on optically pumped quantum wells (THz-OPQW). The ensemble Monte Carlo method is used to include different electron scattering mechanisms in the calculation, so that the dependence of intersubband absorption lineshape on microscopic dynamics of electrons can be easily investigated. We find that electron-electron scattering is the dominant factor to determine the absorption linewidth. The real distributions of hot electrons are included to study the temporal changes of the spectra lineshape. Our findings show that the dependence of spectral lineshape on electron population essentially results from the electron scattering and the non-Fermi electron energy distribution.     

基于偶次谐波吸收率函数复现方法

TDLAS中波长调制光谱具有灵敏度高、信噪比高的优点,然而由于其无法有效得到绝对吸收率函数一般需要采用二次谐波峰值结合标定实验确定待测气体参数。考虑到这一问题,本文基于波长调制光谱策略,在时域上对经过高频调制的激光透过率函数于谱线中心频率处进行泰勒级数展开,在此基础上得到谐波表达式由透过率及其导数和频率调制幅度等组成,通过分析各次谐波间的关系特征建立了一种基于偶次谐波信号的吸收率函数高精度复现方法。随后采用CO2分子6976.203 cm^-1谱线对该方法进行了数值模拟和实验验证,并将实验结果与传统直接吸收法测得的吸收率函数进行对比。模拟和实验结果表明:波长调制光谱中偶次谐波信号可复现TDLAS核心参数—吸收率函数,其测量精度随着所采用谐波阶次的增加而提高,预期可为谱线参数高精度标定、复杂工业现场中痕量气体浓度监测提供新的测量方法。     

Estimating the output field of a directly modulated laser diode

A method for estimating the chirp of the output light field of a directly modulated laser diode is presented and experimentally tested. This method is based upon simple measurements of the modulated output power and spectral lineshape. Using a method of best fit to the spectral lineshape, a good estimation of the field phase is easily evaluated. This information can then be used to determine the suitability of laser diodes in high-speed, high-dispersion intensity modulated direct detected optical systems     

Nonlinear theory of the internally loss-modulated laser

This paper presents a detailed nonlinear analysis of the internally loss-modulated laser including the effect of arbitrary atomic lineshape, saturation, and mode pulling. Results of the analysis are in part numerical and include a study of the spectral and time domain behavior of the laser output. The results include a determination of the minimum perturbation strength which is necessary to produce phase locking, peak pulse amplitude, and minimum pulsewidth as a function of perturbation strength, a consideration of the detuned case, and a comparison of AM- versus FM-type phase locking. Results are compared with the previously obtained linearized solutions of others.