喷雾热解法制备功能材料研究进展

综合评述了喷雾热解技术在超导陶瓷、介质材料、固体燃料电池电极、催化剂、磁性材料、人工骨材料以及气体传感器薄膜等领域的研究进展,并指出了进一步发展的方向。     

采用非平行光反馈光路的光栅外腔半导体激光器

提出了输出稳定,调谐范围较大的光栅外腔非平行光反馈半导体激光器结构。这一方案分别在１．５５μｍ和１．３１μｍ半导体激光器上进行了实验室证,在激光器管镀增透膜－端的残余反射率为３％左右时,获得了连续调谐范围大于２１６ＧＨｚ、非连续调谐范围大于８０ｎｍ、模抑制比大于３０ｄＢ、谱线宽度为５０ｋＨｚ,同时输出稳定性显著提高。     

全固态和频593.5 nm黄光激光器激光反射镜的研制

从双波长激光运转及和频的机理出发,研制了LD泵浦NdYVO4晶体、LBO腔内和频593.5 nm连续黄光激光器激光反射镜的光学薄膜.为了达到最佳的和频输出,对膜系要求进行了分析,采用对谐振腔一端面反射率固定不变,对另一腔镜基频光透过率进行调谐的方法,给出合理初始结构后,利用计算机对膜厚进行优化,采用离子束溅射和离子束辅助沉积的方法,通过时间监控膜厚成功地制备出全介质激光反射膜.在室温下,实现1 064 nm和1 342 nm双波长连续运转,并通过Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体腔内和频实现593.5 nm黄色激光连续输出.当泵浦注入功率为1.8 W时,和频黄激光最大输出达85 mW,光-光转换效率为4.7%,功率稳定性24 h内优于±2.8%.     

新型垂直腔面发射激光器的研制北大核心CSCD

热问题是制约垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的关键难题之一。为改善垂直腔面发射激光器的热特性,提高输出功率,设计并制备了一种新型内腔接触式结构VCSEL。在出光孔径为16μm时,同时制备传统结构和新型结构两种器件并对其进行测试,传统结构VCSEL的阈值电流为11.5 mA,当注入电流为34 mA时,最大输出功率达到7.3 mW;新结构器件的阈值电流为9 mA,当注入电流为35 mA时,最大输出功率达到10.2 mW;新结构的阈值电流降低了21.7%,最大输出功率提高了28%。结果表明,这种内腔接触式电极结构有望改善器件的热特性和光电性能。     

用于激光内雕中的特殊构型谐振腔研究

要实现激光内雕,激光束必须具有数个纳秒量级窄脉宽、数十兆瓦高峰值功率,同时也要具有发散度恒定不变、大深径比的环状聚焦光束。因此,研究和设计了具有特殊构型谐振腔的电光调QNd：YAG激光器。特殊构型腔的关键部件是特殊输出耦合器,其中,镀全反膜层玻璃片的小孔孔径是关键参量。特殊输出耦合器保证了光子在腔内（小孔端口到全反镜之间的距离）往返一周必定逸出腔外,从而使输出光脉冲的宽度为确切的极小数值。     

氧化限制结构940 nm垂直腔面发射激光器

为研究氧化限制结构孔径对940 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）特性的影响,制备了不同氧化孔径的940 nm VCSEL,并进行了测试分析。通过PICS3D软件对不同量子阱势垒材料的增益进行仿真计算,选取具有较高有源区材料增益的InGaAs/AlGaAs作为量子阱,并开展了增益-腔模失配设计。在设计优化的基础上,制备了6种氧化孔径的940 nm VCSEL,对其光电输出特性进行测试。结果表明：氧化孔径为4μm的VCSEL,室温下斜率效率为0.93 W/A,最大功率转换效率为40.1%;氧化孔径为7μm的VCSEL,室温下最大输出功率为12.24 mW;氧化孔径为2μm的VCSEL,室温下最大基横模功率为2.67 mW。该器件在2 mA连续驱动电流下,在10～80℃的范围内均可实现边模抑制比大于45 dB的基横模输出。     

精细调谐电增益环腔光电振荡器

为了有效实现光电振荡器(OEO)输出频率精细调谐 ,提出了一种基于电增益环腔(EGRR)的OEO。利用放大器、 滤波器和移相器构成可调谐EGRR,通过改变EGRR内信号的相位等效实现 环腔长度的改变,得到不同 频率的射频(RF)信号,RF信号与OEO产生的自由振荡信号电注入锁定,输出信号 的频率由锁定EGRR输出频 率的OEO模式决定,相位噪声由OEO决定。在简单结构实验的条件下,有 效实现了OEO输出频率精细调谐。实验结果表明,当光纤长为2km、EGRR长为0.5m时,得到 了频率为11.3GHz、边模抑制比(SMSR)为 48dB、可调谐范围为239MHz、调谐最小步长 为100kHz和相位噪声为－99dBc/Hz@10kHz的RF信号。     

大功率900 nm超大光腔三叠层隧道级联激光器

研制了一款大功率900 nm超大光腔三叠层隧道级联激光器。针对高功率900 nm隧道级联激光器存在的光学灾变损伤(COD)和工作电压高等问题,通过Lastip软件和波导模拟软件,设计并优化了900 nm超大光腔三叠层隧道级联激光器的材料结构。对比扩展波导激光器结构的性能,超大光腔结构提高了三叠层隧道级联激光器输出光功率,降低了工作电压。采用金属有机化学气相淀积(MOCVD)方法生长了900 nm三叠层隧道级联激光器材料,并制作成条宽200μm、腔长800μm的激光器芯片,采用金属管壳封装制成激光器单管。测试结果表明,室温下,在频率10 kHz、脉宽100 ns、工作电流30 A时,器件输出功率约85 W,室温条件下器件老化595 h,输出功率基本不降低。     

基于腔输入-输出过程的原子Bell态分析器和GHZ态分析器

如何能够在不破坏纠缠态且能将其辨认区分出来是量子信息处理过程中一个很重要的问题,方案首先利用相干光与腔-原子系统的输入-输出过程构造受控相移门,然后利用受控相移门和零差探测技术构造宇称分析器,最后利用宇称分析器和Hadamard等操作构造非破坏性的原子Bell态分析器和原子GHZ态分析器。方案的优势在于:（1）利用到相干光源和零差探测技术,比以往方案中的单光子源和单光子探测较易实现;（2）构造的原子Bell态分析器和原子GHZ态分析器是非破坏性的。方案用到的所有方法和技术在目前的实验上都是可以实现的。     

基于腔衰荡光谱技术的三参量同时测量光纤微腔传感器

提出并实现了一种基于腔衰荡光谱(CRDS)技术的三参量同时测量的光纤微腔传感器。利用高频CO2激光脉冲技术在1 060nm单模光纤(SMF)上直接刻蚀光学微腔,并将其作为传感单元接入到光纤环谐振腔中,通过测量脉冲激光衰荡时间实现了对温度、折射率和应变3个不同参数的同时传感测量。整个传感器系统采用光时分复用(OTDM)技术,3个带有光纤微腔传感单元的光纤衰荡腔并联连接,共用一个光源和探测器,在3路光纤环中引入不同的相位调制项,使其输出的衰荡信号在时域上有效的分开,从而达到三参量传感的目的。传感器结构合理,可操作性强,后期数据处理工作简单易行,实验结果重复性良好。在此基础之上,可以将此传感器结构推广到四参量,甚至更多参量的传感器系统中。