Four-junction AlGaAs/GaAs laser power converter

Four-junction A1GaAs/GaAs laser power converters (LPCs) with n+-GaAs/p+-Al0.37Ga0.63As heterostructure tunnel junctions (TJs) have been designed and grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) for converting the power of 808 nm lasers.A maximum conversion efficiency ηc of 56.9％ + 4％ is obtained for cells with an aperture of 3.14 mm2 at an input laser power of 0.2 W,while dropping to 43.3％ at 1.5 W.Measured current-voltage (I-V) characteristics indicate that the performance of the LPC can be further improved by increasing the tunneling current density of TJs and optimizing the thicknesses of sub-cells to achieve current matching in LPC.     

单级静态高峰值功率灯抽运脉冲Nd∶YAG固体激光器

报道了采用对称平面平行腔结构实现单级静态输出30 kW高峰值功率灯抽运Nd∶YAG固体激光器的研究结果。从速率方程出发,推导出脉冲Nd∶YAG固体激光器的单脉冲能量表达式,模拟出输出镜最佳透过率及最大输出能量。通过实验选取激光器工作的最佳参数,研制出一台高峰值功率灯抽运脉冲Nd∶YAG激光器,理论模拟和最佳实验结果基本一致。激光器在最大输入电压为800 V,脉宽为2 ms时,输出最大单脉冲能量60 J,最大峰值功率30 kW,光束质量M2为5.9,总体电光转换效率3.3%。在最大输入电压为800 V,脉宽为1.5 ms时最大平均功率405 W。采用该激光器切割6 mm低碳钢和4 mm不锈钢,在脉宽为2 ms,频率为6 Hz,峰值功率为30 kW时,切割4 mm不锈钢速度为1 mm/s,切割6 mm低碳钢速度为1.5~2 mm/s。     

370 W output power GaN-FET amplifier for W-CDMA cellular base stations

A single-ended amplifier using small packaged GaN-FETs exhibits a record 2.14 GHz W-CDMA output power. The amplifier, composed of paralleled 48 mm gate periphery FET die, delivers a peak saturated output power of 371 W with a linear gain of 11.2 dB at a drain voltage of 45 V under 2.14 GHz 3GPP W-CDMA signal input. The output power density (output power/package size) of 1.1 W/mm/sup 2/ is twice as high as that of the existing over 300 W GaAs-FET amplifiers. A low 5 MHz offset ACLR of -36 dBc with a drain efficiency of 24% is also obtained at 8 dB power back off from the saturated output power.     

半导体激光器端面抽运高功率高效Nd∶YVO4固体激光器

报道了一种光纤耦合半导体激光器端面抽运高功率高效Nd∶YVO₄固体激光器。在抽运功率为20 W时获得了11 W的TEM00模输出,光-光转换效率为55%;而抽运功率为12 W时输出功率为7.1 W,光-光转换效率为59%,斜效率达64%。在高抽运功率下测量了Nd∶YVO₄晶体的热透镜焦距,结果表明：得到有效冷却的低浓度和高质量的Nd∶YVO4晶体,其热聚焦作用实际上相对很弱。     

激光二极管抽运的被动调Q Nd∶GdVO_4激光器

利用激光二极管作为抽运源,分别用Cr4+∶YAG,GaAs和染料片作为饱和吸收体,研究了Nd∶GdVO4激光器的被动调Q特性。Nd∶GdVO4晶体尺寸为4mm×4mm×6mm,掺Nd浓度为1%。利用小信号透过率分别为91%和95%的Cr4+∶YAG,调Q的阈值分别为063W和057W;在抽运功率为369W时,分别得到了脉宽为64ns,80ns,脉冲能量为366μJ,341μJ,重复率为325kHz,378kHz的稳定调Q脉冲。利用580μm厚的GaAs调Q的阈值为039W,在抽运功率为369W时,得到了脉宽为78ns,脉冲能量为215μJ,重复率为366kHz的稳定调Q脉冲。利用初始透过率为70%的染料片调Q获得的脉冲最窄,但是其插入损耗大,抽运阈值高,输出也不稳定。     

CW radio-frequency excited white-light He-Cd+ laser

We report on the design and performance of a continuous-wave transverse capacitively coupled radio-frequency excited He-Cd⁺ laser, which is capable of simultaneously delivering stable, tens-milliwatt power output at the three primary spectral lines blue: (λ=441.6 nm), green (λ=533.7 nm and λ=537.8 nm), and red (λ=635.5 nm and λ=636.0 nm). Mixing these lines can result in the laser beam featured by a wide band of colors, including white color. The radio-frequency discharge, that excited the He-Cd mixture inside an alumina ceramic tube (400 mm length and 4 mm inner diameter) inserted into the fused silica tubing, operated between 400 mm long and 4 mm wide outer electrodes. Transformation of the radio-frequency discharge impedance to the 50-Ω output resistance of the radiofrequency generator and symmetrization of the radio-frequency voltage were performed by a special matching circuit. Under single-line operation the He-Cd⁺ laser output powers of 60 mW, 38 mW and 14 mW were obtained for the blue, green and red lines, respectively, at an input radio-frequency power of 400 W. Owing to the power interaction between the laser oscillations at red and green higher laser output powers in red and green are possible under multi-line operation. At optimum conditions the white-light laser output power of about 60 mW is obtainable from the laser tube of 40 cm active length. The rms noise-to-signal ratio (lower than 0.4%) of the laser output power of the radio-frequency excited He-Cd⁺ laser was comparable to that of hollow cathode He-Cd⁺ lasers and much lower than that of conventional positive column He-Cd⁺ lasers. The presented laser has exhibited stable operation for more than 400 hours, showing ability to become a long life laser     

双端抽运腔内和频紫外激光器的实验研究

为了获得高功率全固态355nm紫外激光器,采用平平腔结构,通过LD双端抽运Nd:YVO4晶体,在声光Q开关调制作用下产生1064nm脉冲基频光,利用两块LBO晶体分别进行腔内倍频、和频产生355nm紫外激光。在LD抽运功率54W、调制频率40kHz的条件下,获得紫外的最高输出功率为6.67W,脉冲宽度为20ns, M2=1.1。结果表明,腔内和频可得到高效率、高光束质量的紫外激光输出。     

高重频Nd:YVO4声光调Q与RTP电光调Q激光器实验对比分析

报道了相同实验条件下激光二极管端面抽运生长型复合Nd:YVO4晶体声光调Q和RTP电光调Q激光器。应用声光调Q和RTP电光调Q分别实现了最高重复频率200 kHz和500 kHz的TEM00模1 064 nm激光输出,输出平均功率分别达到12.13 W和13.56 W,脉冲宽度分别为16.65 ns和27.27 ns,并首次对比了两种调Q体制下的高重频激光输出特性。实验结果表明,RTP电光调Q具有更好的高重频关断能力,但由于受到高压驱动的限制,RTP电光调Q无法在更高重复频率下实现窄脉宽高峰值功率激光输出,而在更高重频下仍有较好输出性能的声光调Q将取代电光调Q成为几百千甚至上兆Hz高重频激光器的首选调Q机制。     

温度波动对PV型InSb探测器响应特性的影响

对激光照射下光伏型锑化铟光电探测器的响应特性进行了研究,得到了强激光辐照下温度波动（低温和常温温度波动）对探测器响应特性的影响。利用材料内部的光生电动势分析模型,通过数值模拟,给出了理论上的激光辐照下主要参数对探测器输出电压的影响。结果表明：输出电压随着温度的上升而降低,饱和电压也随着温度的上升而降低。特别是低温与常温下的响应特性有所不同,随着入射光功率的增大,低温下随温度变化的输出电压变化量减小,常温下随温度变化的输出电压变化量增大。     

封离式高重复率铜蒸气激光器

在脉冲金属蒸气激光器中,铜蒸气激光器是最有希望的。它有最佳的特性。第一,它运转在光谱区的黄-绿部分,在此波段缺乏很有效的激光器;第二,它有高的峰值功率(几百千瓦)和高的平均功率(几十瓦),总体效率达到1％以上。     

单光束叠加脉冲Nd:YAG激光器的研究

在使用叠加脉冲方式进行激光打孔时,为了在一台激光器上实现大能量的长脉冲与高峰值的短脉冲激光叠加输出,采用同一工作物质不同增益区域来分别获得两种特性的脉冲激光同轴叠加输出的方法、在单台激光器上获得了两种脉冲激光的叠加输出。结果表明,在双氙灯脉冲抽运Nd:YAG激光器中,腔长840mm、使用双平-平腔结构、工作物质长度150mm的情况下,采用高电阻率的磷酸钛氧钾电光Q开关对中心光束进行调Q,得到了脉宽10ms的长脉冲与63ns窄脉宽脉冲序列的稳定叠加脉冲输出,在抽运频率9Hz的情况下,最高得到了93.4W的平均功率,叠加脉冲包络能量10.4J,峰值功率46.7kW。此结果说明输出的叠加脉冲激光可以很好地满足激光打孔的需求。     

掺镱脉冲光纤激光器抽运的高功率PPMgLN光参变振荡器

报道了研制主振-放大（MOPA）结构的高功率保偏掺镱脉冲光纤激光器并用其抽运光参变振荡器（OPO）的研究工作。掺镱脉冲光纤激光器以声光调Q的Nd∶YVO4激光器作为种子源, Liekki的大直径双包层保偏光纤作为放大介质, 得到接近基模的1064 nm波长激光输出, 最大线偏振输出功率17 W, 偏振消光比优于10 dB, 重复频率50 kHz, 脉冲宽度60 ns。利用该光纤激光作为抽运光, 抽运基于周期性畴极化反转掺镁铌酸锂（PPMgLN）晶体的宽带可调谐OPO, 实现了高效参量转换。在信号光1518 nm通道, 以16.2 W功率抽运, 获得最大参变输出功率9 W, 其中3.5 μm波长功率为2.4 W。OPO的能量转换效率为58%, 斜效率为68％。在信号光1491 nm通道, 以14 W功率抽运, 获得最大参变输出6.6 W, 其中3.7 μm波长功率超过2 W。     

Energy band adjustment of 808 nm GaAs laser power converters via gradient doping

The gradient doping regions were employed in the emitter layer and the base layer of GaAs based laser power converters(LPCs).Silvaco TCAD was used to numerically simulate the linear gradient doping and exponential gradient doping structure,and analyze the transport process of photogenerated carriers.Energy band adjustment via gradient doping improved the separation and transport efficiency of photogenerated carriers and reduced the total recombination rate of GaAs LPCs.Compared with traditional structure of LPCs,the photoelectric conversion efficiency of LPCs with linear and exponential gradient doping structure were improved from 52.7%to 57.2%and 57.7%,respectively,under 808 nm laser light at the power density of 1 W/cm².     

大气压脉冲氮分子激光器研究

工作于1个大气压下的氮分子激光器,由于不需要抽真空系统,以及能从小的激光腔体中给出较大的功率输出而受到人们的重视。此外,它的光脉冲宽度很窄(小于1毫微秒),为泵浦染料、进行荧光寿命测定、超高速照相、光化学反应等的研究提供了一个合适的,波长在3371埃的脉冲紫外激光光源。近年来,在改进大气压氮分子激光器的器件结构、小型化、提高重复频率和输出功率等方面已发表了一些文章。本文报导我们在大气压氮分子激光器方面进行的一系列实验研究,为设计稳定可靠、简单易行、小型方便的大气压氮分子激光器提供参考。     

高性能1mm AlGaN/GaN功率HEMTs研制

报道了基于蓝宝石衬底的高性能1mm AlGaN/GaN HEMTs功率器件.为了提高微波功率器件性能，采用新的欧姆接触和新型空气桥方案．测试表明，器件电流密度为0.784A/mm，跨导197mS/mm，击穿电压大于40V，截止态漏电较小，1mm栅宽器件的单位截止频率达到20GHz，最大振荡频率为28GHz，功率增益为11dB，功率密度为1.2W/mm,PAE为32%,两端口阻抗特性显示了在微波应用中的良好潜力．     

976 nm高效率半导体激光器

976 nm高效率半导体激光器是这几年研究的热点,在固体激光器泵浦领域有广阔的应用。通过优化半导体激光器材料外延结构中包覆层和波导层的铝组分,降低了工作电压;通过采用微通道水冷系统,并进行优化降低了热阻,从而提高了室温下的电光转换效率。25℃室温连续测试条件下,1 cm的线阵列(巴条),2 mm腔长,50%填充因子,在110 A下,出光功率为114.2 W,电压为1.46 V,电光转换效率为71%。15条微通道封装成的垂直叠阵,进行光束整形后,获得了室温976 nm连续输出功率1 500 W,电光转换效率大于70%。     

键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG被动调Q微片激光器的优化设计

为了提高LD抽运脉冲微片激光器的输出性能和系统的集成度,采用龙格-库塔法对包含自发辐射与抽运速率的被动调Q速率方程进行了数值求解,结合被动调Q激光器输出参量的表达式对LD端面抽运的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG微片激光器输出参量进行了数值仿真。结果表明,利用长度1mm/1.5mm的键合Nd∶YAG/Cr4+∶YAG晶体作为增益介质,当Cr4+∶YAG的初始透过率为75%、输出镜的透过率为30%、抽运光和腔内基模光半径均为100μm时,能够在抽运功率为4.5W的条件下实现平均功率0.7W、脉冲宽度174ps、重复频率16.1kHz的理论激光输出。该研究对被动调Q微片激光器的参量优化和应用具有理论指导意义。     

Cr4+:YAG被动调Q4倍频全固态紫外激光器的研究

设计了LD泵浦Cr4+:YAG被动调Q的全固态Nd:YAG脉冲红外激光器。腔外首先经过焦距为100mm的聚焦透镜,将 1064nm的红外激光耦合到长为9mm的KTP2倍频晶体中,得到平均功率为29mW的脉冲绿光。然后将532nm的脉冲绿光经过焦距为30mm的聚焦透镜,耦合到长为4mm的BBO4倍频晶体上,获得了峰值功率为7.3W,平均功率为1.1mW,重复频率为12.5kHz,脉冲宽度为 12ns的266nm紫外激光,其绿光 紫外光的转换效率为3.8%,红外光紫外光的转换效率为0.7%。     

905nm InGaAs脉冲激光二极管驱动电流特性分析与测试

为了实现高功率905nm InGaAs脉冲激光二极管激光脉冲宽度和峰值功率可调,采用现场可编辑门阵列产生触发脉冲、集成模块EL7104C作为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）驱动、以MOSFET为核心开关器件控制高压模块和储能电容之间充放电的方法,设计了脉冲激光二极管驱动电路,对驱动电流特性进行了理论分析和实验验证,取得了不同电容和高压条件下的电流脉宽和峰值数据,分析了具体变化关系,并以此进行了光谱和功率-电流特性测试。结果表明,影响驱动电流脉宽和峰值电流的关键因素是电容大小和充电高压,脉冲激光二极管驱动电流峰值在0A~40A、脉宽20ns~100ns时可控调节,脉冲激光二极管最大峰值功率输出可达40W,实现了脉冲式半导体激光器输出功率和脉冲宽度的可控调节。该设计与分析对近红外高功率脉冲激光器的可控驱动设计具有一定的实用参考意义。     

Cr2+:ZnSe的激光输出和调谐性能

Cr2 :ZnSe具有很宽的吸收带和发射带,是中红外波段优秀的可调谐激光材料.从吸收光谱、发射光谱以及角度调谐输出对Cr2 :ZnSe晶体的激光输出性能进行了研究.采用真空高温扩散法制备Cr2 :ZnSe晶体,获得了高浓度的Cr2 离子掺杂的厚1.7 mm,直径10 mm的薄片ZnSe晶体.使用中心波长2.05 μm,最大输出功率8 W的Tm离子掺杂的光纤激光器抽运,使用平凹腔结构搭建谐振腔,获得了最大平均功率1.034 W,中心波长2.367 μm,线宽10 nm的连续激光输出.利用角度调谐的方法,对Cr:ZnSe晶体的调谐性能进行了研究,在100 nm范围内获得了调谐输出.