采用同步调谐方法的Littman型可调谐半导体激光器

针对采用无镀膜激光二极管的外腔可调谐半导体激光器的跳模现象难以控制的问题,研制了一种采用无镀膜的激光二极管的Littman型外腔可调谐半导体激光器。该激光器通过星型柔性铰链调节反射棱镜的角度,采用带有柔性结构的光栅座调整光栅位置与角度,用粗调与细调旋钮改变激光二极管后端面的位置,利用同步调节激光二极管的注入电流与压电陶瓷驱动电压的方法,通过实验估计确定了激光二极管注入电流与压电陶瓷扫描电压同步调谐比例系数,实现了激光器内外腔纵模同步跟踪,有效避免了跳模的产生。实验结果表明,所研制的Littman型外腔可调谐半导体激光器单纯依靠压电陶瓷电压调谐和二极管注入电流调谐仅能实现约18GHz与60GHz的无跳模调谐,而采用同步调谐的方法实现了105GHz的连续无跳模调谐,频率调谐的扫描频率为20Hz,满足了激光光频扫描干涉测距的应用要求。     

基于单片机的外腔半导体激光器控制系统的设计

设计了一种以单片机为核心,结合PID控制系统等外围电路的半导体激光器的高精度控制器.半导体激光器驱动电流精度达1.5×10-5,长时间工作(12h以上)偏置电流变化小于1μA,温度控制精度达到10-3℃.用该系统来控制光栅外腔半导体激光器,得到了功率稳定、波长单一的激光输出,长时间工作没有出现跳模现象.     

微腔半导体激光器的多模行为

采用数值模似的方法讨论了微腔半导体激光器的多模行为。结果表明,通过调整微腔的结构,使激射模频率落在有源介质的增益谱峰处,并且使自发发射进入该模式的效率尽量大,可实现微腔半导体激光器的单模输出。     

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。     

超高速锁模半导体激光器光谱蓝移现象研究

本文对一种新型输出波长1.55μm、超高速10 GHz、多量子阱、锁模半导体激光器的自发辐射光谱的蓝移现象进行实验研究,得到随着对锁模半导体激光器增益区施加增益电流的增加(5 mA→70 mA),多量子阱半导体激光器自发辐射光谱存在明显的蓝移现象(1.550μm→1.500μm),以及输出中心波长向短波长方向移动50 nm的实验结果,这对深刻理解和实现光时分复用技术中高质量超短相干脉冲光源具有重要意义.     

大光腔半导体激光器的横模甄别

本文用电磁学理论对大光腔半导体激光器的横向波导模式进行了推导，得出了影响横模甄别的模增益、吸收系数和折射率等的计算公式，并通过计算获得了ＬＯＣ半导体激光器基横模工作，高功率输出的结构参数值。     

外腔半导体激光器的主动锁模

本文利用传输线描述法推导了外腔半导体激光器的主动锁模方程。在对锁模方程分析的基础上,得到了对实验有指导意义的结果。实验观察到了锁模现象。     

激光器锁模机理综述

本文简要地讨论了激光器锁模的理论依据,频域里激光器的锁模机理和理论分析以及时域里超短光脉冲产生的起伏机理和理论分析,并且提出一个脉动调制锁模的机理概念,以期达到对激光器的锁模能有较明确的认识。     

2．4GHz,1532／1544nm全光波长变换

以主动锁模模掺铒光纤激光器输出的光作为控制光,增益开关半导体激光器在直流偏下输出的连续光作为探测交,利用非线性光学环形镜的开关效应和光纤内交叉相位调制效应,实现了2．4GHz,1532nm到1544nm全光波长变换,实验结果与数值模拟相符。     

自混合干涉效应及其在位移测量应用中的进展

对自混合干涉系统的位移测量研究进展进行了综述.首先对自混合干涉的发展概况进行了介绍,然后着重介绍了基于自混合干涉系统的位移测量系统.文中将基于自混合干涉的位移测量技术分为条纹计数法,模跳测量法,合成波长测量法,拍频测量法,光回馈水平差异测量法,分区细分法.条纹计数法最易于实现,系统最简单,但分辨率低,一般为半个光波长.模跳测量法利用跳模原理进行测量,分为开环和闭环模跳测量法两类,所对应的分辨率分别为40和50 nm.合成波长测量法则利用双激光器同时回馈时两激光器光强条纹相位差异实现位移测量,测量速度和范围相对于传统单激光器相位测量法大大提高.拍频测量法利用光回馈引起激光器频率变化的现象对位移进行测量,系统的分辨率为5 nm.光回馈水平差异测量法巧妙运用透镜实现系统不同水平的光回馈,实现系统的分辨率为20 nm.分区细分法则利用双频激光器中两垂直偏振光光强曲线交叉变化的特点,对条纹交叉结果进行分区,能实现分辨率为八分之一光波长.文中同时对各种测量方法的原理进行了介绍,对各自系统的优缺点也进行了评述.     

Rayleigh backscattering: a method to highly compress laser linewidth

Ultra-narrow linewidth laser with several hun- dred hertz at room temperature has attracted a great deal of attention in recent years and played a critical role in both optical sensing and communication fields. In this paper, a new method based on Rayleigh backscattering to highly compress the laser linewidth was proposed and demon- strated theoretically and experimentally. By theoretical analysis and simulation, Rayleigh backscattering can be collected in any waveguide structure and all wave bands, which could have a revolutionary impact on the field of laser. A single-longitudinal mode fiber ring laser with 130-Hz linewidth was achieved with self-injection feed- back structure at normal atmospheric temperature. The linewidth compression based on Rayleigh backscattering lies in the fact that laser linewidth after scattering is narrower than that of incident light in high Rayleigh scattering structure. The self-rejection feedback method expanding free spectra range of laser cavity simultaneously was used to further suppress the mode-hopping and stabilizing output. Experimental results showed that the laser linewidth can be easily narrowed to hundreds of hertz with side-mode suppression up to 75 dB. This agrees with the theoretical analysis and simulation results qualitatively.     

半导体激光器的虚拟实验仿真系统

根据半导体激光器的工作原理及速率方程,基于图形化编程语言LabVIEW开发出一套半导体激光器虚拟实验系统.该系统界面简洁,操作简单,交互性强,能够演示和模拟半导体激光器在自由运行条件下的输出情况,学生可以对大部分参数进行修改,录入后系统能够自动得出在此条件下的半导体激光器输出特性,使学生能够对半导体激光器的工作特性以及各类参数对其输出特性的影响有一个较为全面的认识.该虚拟实验系统可用于课前预习和课堂演示,对于提升实验教学效果具有很好的辅助作用.     

外腔半导体激光器的实验研究

本文报道了外腔半导体激光器的一些研究成果。利用闪耀光栅作反馈元件，对808nm波长的半导体激光器形成弱耦合外腔，实现了光谱特笥较好的窄线宽单模激光输出，线宽小于0.06nm，边模抑制比大于30dB，最大输出功率为35.4mW，总的光－光转换效率为46％。通过调整光栅转角，可以得到11.66nm的波长调谐范围。设计了光栅－反向镜联动结构，使外腔半导体激光器的输出方向不再随调谐而变化。     

半导体激光光束质量与像散特性的研究

对半导体激光的光束质量和像散特性进行了研究。基于二阶矩定义,对表征半导体激光光束质量和像散特性的光束特征参数M2因子和内禀像散不变量a等作了理论推导和分析。半导体激光的光束质量和像散特性与半导体激光运行时的多模模阶次和各阶模的权重因子成比例,模阶次越高或高阶模的权重越大,其光束质量越差,像散越厉害。     

基于MSP430单片机的稳功率半导体激光器的设计

使用16位低功耗的单片机MSP430F169对半导体激光器进行控制,采用APC的控制方式,通过功率的采样值与设定值的比较来控制驱动电流的大小,最后形成一个闭环的负反馈回路。为保护该半导体激光器而实施了慢启动、慢关闭以及限压和限流等保护措施。经实验测定,该系统的功率稳定度为0.5%~0.7%。     

半导体激光器噪声测试系统

以PC机为主控单元,研制了半导体激光器噪声测试系统,通过PC机对频谱分析仪的远程控制,完成对器件噪声信号的自动采集和处理。用该系统对InP／InGaAsP V双异质结半导体激光器的电噪声和电阻的热噪声进行了测量。实验结果表明,该系统可重复性好,测试结果准确。     

基于1N4148玻封二极管的低成本光电计数电路设计

为了实现低成本、远距离地对产品进行计数,设计了一种采用1N4148玻封二极管为光电传感器的光电计数电路.采用2 kHz激光调制光源、二阶高通滤波电路提高电路的抗干扰能力,同时采用半导体激光器作为光发射器件,1N4148玻封二极管作为光接收元件.结果表明,设计的光电计数电路实现了对不同时段产品的计数,验证了1N4148作为新型光电传感器与半导体激光器配合使用的可行性.因半导体激光器价格低廉,电路具有低成本、计数距离远等优点,具有应用前景.     

背景气压对纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的影响

为了深入理解在纳秒激光烧蚀半导体材料过程中背景气压对烧蚀过程以及羽流膨胀动力学特性的影响,本文利用一维激光烧蚀和流体动力学耦合模型,对不同He气压下的纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的过程进行了模拟计算.结果表明：在氦气环境下,背景气压的变化对辐照在靶面的激光能量影响较小,因此靶面蒸发率、靶面温度和靶面烧蚀深度对气压变化的敏感程度较低;同时,背景气压的增大抑制了羽流膨胀,使羽流膨胀速度减小.计算结果和分析对于优化纳秒激光烧蚀半导体时背景环境气压具有理论指导意义.     

半导体激光的非微扰理论

本文引入泵浦函数,研究了半导体激光的粒子数反转条件和输出特性。所得结果是合理和可信的。     

F-P半导体激光器波长锁定的实现及实验分析

采用2套基于F-P窄带滤光片的鉴频光路对F-P半导体激光器波长漂移进行检测,并基于ADN8830实现激光器动态温度闭环控制,可以达到锁定半导体激光器波长的目的．实现了该光电控制系统硬件平台,并完成了一系列的比较实验,最后对波长锁定的实验结果进行了理论分析．