光泵浦半导体垂直外腔面发射激光器的原理与应用

光泵浦半导体垂直外腔面发射激光器(OPS-VECSEL)是二极管泵浦的多量子阱增益介质半导体激光器。近年来,光泵浦垂直外腔面发射激光器作为半导体能带工程的新成果,在理论和实验方面均取得了令人触目的进展。该器件具有较高的输出功率、卓越的光束质量和紧凑的结构。薄片式的激活介质避免了棒状介质的热透镜效应,周期性共振增益(PRG)结构提高了多量子阱内的受激辐射截面,分布布拉格反射器(DBR)减少了谐振腔的损耗。相对于晶体棒作激活介质的固体激光器来说,这种新型激光器可以通过半导体能带工程提供更加广泛的波长选择范围。它克服了电泵浦边发射和电泵浦面发射半导体激光器的限制,可以提供近衍射极限的基模或TEM01模的圆形光斑。     

激光

1 激光的产生 分子、原子或离子处于较高能级时可以自动发射一个光子而跃迁到较低能级，这样的辐射称为自发辐射。各个粒子都是独立地发出光子，并向四面，且他们的频率、相位和偏振方向都是彼此无关的，这种光是非相干光，是普通光源所发出的。 光通过物质时，一部分光子将被粒子吸收，使它们跃迁到较高能级频率适当的照射光还可以迫使处于高能级的粒子发射光子而回到低能级，这样发射的光子称为受辐射，它的频率、相位、进行方向和偏振方向都和诱发光子相同，这种光是相干光。当物质中有辐射能时，吸收、自发辐射和受激辐射三种过程同时进…     

快开关调Q四能级激光器的动力学

对于快开关调Q的四能级激光器,在速率方程中考虑了激光末能级寿命,用电子计算机求数值解,研究了激光末能级寿命、初始反转粒子数密度、受激辐射截面以及腔长等因素对巨脉冲性能和多脉冲性能的影响,讨论了电光调Q激光器的最佳工作条件等问题。     

核泵浦气体激光器的模拟试验

一、引言利用原子核裂变产生的重粒子或裂变碎块能量使核外电子受激产生激光,通常称为核泵浦激光器。由于核反应过程中释放的能量很大,功率密度很高,故在激光器出现不久,人们就开始考虑这方面的研究。但由于辐射对媒质光学性能的破坏,由于高功率带来的高温对固相、液相的破坏,要用于固体及液体的核激光器是很困难的,至于气体,由于过去激光器气压较低,核能不能充分为气体所吸收。然而近年来,高气压气体激光器的发展给气体核激光器的前景带来了希望。核泵浦气体激光的主要形式有:一、在激光管管壁涂以能发射重粒子的放射性同位素(如Po~(210)),或者涂以在中子照射下能产生放能反应或裂变的同位素(如B~(10)、U~(235));二、在管内充入He~3同位素气     

缓冲气体原子汽室中电磁诱导透明现象的实验研究

基于铯原子基态的超精细能级与激发态的两个超精细能级构成的V型三能级系统,对不同温度下铯原子汽室内的EIT效应与缓冲气体分压之间的依赖关系进行了实验研究,得出由dephasing诱导干涉的物理机制是受激辐射与自发辐射的竞争。     

电磁推迟相互作用与光的高阶受激辐射和吸收过程的时间反演对称性破坏

采用量子力学微扰论方法证明, 尽管量子力学运动方程和辐射场与带电粒子的电磁相互作用Hamiltonian量在时间反演下保持不变, 考虑到辐射场的推迟效应(多极矩效应)后, 光的高阶受激辐射和受激吸收过程是破坏时间反演对称性的. 产生时间反演对称性破坏的原因在于, 束缚态原子不同能级间的跃迁要满足能量守恒关系, 以及束缚态原子本身的某些特殊性质, 导致某些跃迁子过程被禁戒或无法实现, 从而使另外一些可实现的跃迁子过程的时间反演对称性被破 坏. 这些可实现的跃迁子过程就是实际观察到的物理过程, 它们一般是不可逆的. 时间反演对称性破坏也与束缚态原子在时间反演前后初始态的不对称有关, 对于能级连续分布的非束缚态带电粒子与辐射场间的相互作用, 就不存在这种时间反演对称性破坏. 因此考虑辐射场的推迟效应和高阶修正后, 光的受激辐射和受激吸收系数是不一样的, 这种修正能为非平衡态激光物理学和非线性光学提供更为合理的理论基础.     

浅谈激光及其应用

一、激光激光技术是六十年代人们在生产斗争和科学实验中迅速发展起来的一门新技术。激光,又名莱塞(laser),是由一种新型的光源——激光器发出的光。它是根据物质的受激辐射原理而产生的。激光器发出的光子具有频率、相位、传播方向、偏振态四同性。因而激光在宏观上与普通光相比较,主要有四大特点:一是高度的方向性。激光光束平行向前传播,从激光器发出的细束光,发散角只有一个毫弧度左右(1毫弧度=3′36″)。而普通光则是自发辐射发光,原子的自发辐射发光,因而向前四面八方散开的。二是具有很纯的颜色或者单色性好。激光的波长可以限定在很窄的范围内,如氦——氖激光谱线宽度小于一千万分之一埃(1埃=10~(-8)厘米)。而不象普通光源那样波段极宽的混合光,即是最好的单色光源——氪~(86)灯——     

三光子泵浦钠蒸汽中的光解离受激辐射

该文报道了用波长为５７９．５－５８６．３ｎｍ的脉冲激光泵浦原子－分子系统,始终可探测到分别对于４Ｄ→４Ｐ和４Ｐ→４Ｓ的红外受激辐射的实验结果,测量了缓冲气体对红外受激辐射信号强度的影响。分析表明,实验中钠原子４Ｋ态的布居主要是分子的光解离过程造成的,而非原子、分子间碰撞能量转移造成的。     

世界首台反激光器研制成功

1960年7月第一台激光器问世。激光器是指将窄幅频率的光辐射线,通过受激辐射放大和必要的反馈共振,产生准直、单色、相干光束的仪器。目前激光器使用的增益媒介大多是砷化镓半导体,用以产生一束聚焦的相干光束,这种光束有相同的频率和振幅,且运行方向一致。与激光器发射激光不同,     

新高温超导体

日本成功地制成比过去高40℃、临界温度(170K)创世界记录的超导体。它是通过用钙和锶的原子、氧化铜分子,一层一层地重叠成结晶构造(无限层构造)而制成的。物质的厚度只有0.03微米,像半导体元件上薄膜一样的薄。制造时用激光照射物质,从表面上逸出的原子和分子便依次堆积在基板上,这就是激光MBE法。这种方法的特点是能够自由地制成所要成分的物质,并精确控制氧原子的位置和数量,因而实现了世界上最高临界温度。     

熊钰庆:《激光理论基础》

该书由我校物理系熊钰庆教授编著.出版以来,深受广大激光科技人员及多间高校激光专业师生的欢迎,得到多位激光专家的好评,认为该书很有特色,有一定的学术价值,较高的学术水平和较高的社会价值.全书分六章,内容包括经典、半经典辐射理论基础,激光形成的基本条件,粒子数反转和光在激活介质中的增益,光学谐振腔和高斯光束的特性,连续激光器和脉冲激光器工作原理等有关激光技术的最基本问题.该书的主要特点是:1.重点突出.光和物质的相互作用是激光振荡和放大的物理基础,书中突出对激光的物理机制和物理概念的阐述.该书从经典和半经典的光辐射理论入手,着重阐明光与物质相互作用的3种基本物理过程及其关系,然后分析激光形成的基本条件.在论述激光形成的基本条件时,对受激发射强度与受激吸收强度之比、受激发射强度与自发发射强度之比都作了较详细的讨论,从而得出光子与原子体系相互作用的自发发射、受激发射和受激吸收3种过程中只有当受激发射占优势时才能实现光放大,并指出它与粒子布居数反转状态相联系,而借助光学谐振腔技术提高光子的简并度,形成激光振荡,从而揭示激光产生的物理机制,使读者了解激光产生的原理.抓住重点,用不太大的篇幅讲清激光技术的最基本问题,是本书     

激光与光纤通信

正没有激光,就不可能有光纤通信,为什么这么说呢?在中国,激光最初叫"镭射"或"莱塞",是它的英文名LASER的音译名。而LASER是英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的缩写,意思是"受激辐射的光放大"。那么,什么是"受激辐射的光放大"呢?20世纪初,爱因斯坦提出了一个新理论。它的大概意思:在组成物质的原子中,     

Smith经验公式的理论推导

1966年,P.W.Smith实验测得了He—Ne激光器6328(?)的小信号增益系数G_m与放电毛细管直径d成反比关系的经验公式为G_m=3×10~(-4) 1/d。从此,Smith这一著名的经验公式就成为实际生产设计He—Ne激光器的指导原则了。本文将此公式从原子气体放电机制上加以阐明,使其具有更坚实的理论基础。一、He—Ne激光器的原子能级图 He—Ne激光器是利用He和Ne混合气体放电来获得粒子数反转的,发射激光的气体Ne称为工作气体,He称为辅助气体。He—Ne激光产生有关的能级结构及其跃迁过程如下图所示:     

激光发展二十八载

众所周知,激光(Lighi Ampification by Stimulated Emission of Racliation)是本世纪乃至二十一世纪的重要学科之一。随着科学的发展,其愈来愈深入到各个领域之中。可以毫不夸张地说,激光起着左右世界科技发展的作用。因而,在激光器及激光的出现等方面作一些回顾与探讨是件有意义的事情。一、激光器及激光的出现激光是什么?简单地说就是在分子(原子)系统的能级中,通过一定的方式把低能级中     

饱和吸收法和zeeman效应在激光器稳频中的应用

半导体激光器常应用于冷原子实验,对其频率的稳定性有较高要求.饱和吸收法是一种常规的稳频方法,此外,由于zeeman效应,中性原子的超精细能级在磁场中会产生塞曼分裂,且对于左旋和右旋圆偏振光原子能级的偏移不同,可利用这种特性进行稳频,该方法能将激光频率锁定在原子吸收谱线的峰值处.     

受激拉曼散射中的激光“耗尽”

用染料调Q红宝石激光器激发了苯、硝基苯、二硫化碳等六种有机液体的受激拉曼散射.在特定的条件下观察到拉曼光谱强度分布出现I_(s_1)(z)>I_l(z)以及I_(s_2)(z)>I_(s_1)(z)>I_l(z)的现象,这是由入射激光场与拉曼辐射场之间强烈的非线性耦合造成的入射激光场的“耗尽”现象,它导致受激拉曼散射的高转换效率。对所观察现象进行了讨论.     

生物分子β-carotene的放大自发辐射与荧光对CS_2受激拉曼散射的影响

利用β-carotene的双荧光行为和三阶非线性光学系数较大的性质,将其溶于CS2液体稀释成浓度不同(3.72×10-5~3.72×10-12mol/L)的溶液作为液芯光纤的芯液体进行受激拉曼散射研究.试验表明,当溶液浓度大于3.72×10-7mol/L时,β-carotene的放大自发辐射对Stokes阈值和强度的变化起主要作用;当浓度小于3.72×10-7mol/L时,β-carotene的放大自发辐射消失而荧光起主要作用:很小能量激光激发就能获得多级高阶Stokes光,各阶Stokes阈值随浓度升高而降低.该研究对实现宽带受激辐射激光器、种子激光等有光明应用前景.     

光泵远红外激光中多光子过程的饱和效应

1970年以来,用红外激光泵浦分子气体,激发其内部的单光子跃迁或喇曼散射过程以产生可调谐的亚毫米波激光的工作不少。但这方法往往存在红外光泵输出的频率是否与分子气体的振一转能级间隔相匹配的问题。一个解决办法是将样品置入电场中(Laser Stark Spectroscopy),调谐分子能级以达到共振。由于Stark效应,受激分子能级因电场干扰发生位移,不能直接测量无微扰分子的能级参数,而且所发出的     

气体激光器耗散结构形成的初步探讨

本文从激光振荡的半经典理论出发来探讨气体激光器的耗散结构。为了计算简单,作了如下的假设: 一、激光的共振腔是平面平行腔:腔长为L。二、气体原子产生激光跃迁作用的高,低能级分别以能级a、b表示。原子在能级a、b上自发辐射的衰减率r_a和r假设相等,以r表示。三、只讨论单模情况,具体说,只讨论第n个轴模,其驻波波数为     

激光应用

激光是六十年代迅速发展起来的一门新技术。普通光源如电灯、日光灯、高压水银灯都是自发辐射发光,原子的自发辐射发光是彼此无关进行的。激光是受激辐射发光,激光器发出的光子具有频率、相位、传播方向、偏振态四同性。因而在宏观上与普通光源相比较,激光具有单色性好、方向性好、相干性好、亮度高等宝贵特点。为此,激光刚一问世,就引起了各国普遍重视,发展十分迅速。目前,从真空紫外到远红外波段,