新型单模半导体激光器实验教学中的关键基础问题讨论

半导体激光技术是光学工程硕士研究生的核心专业课程,在掌握激光原理的理论基础知识之上,进行实验研究是十分关键的一个环节,而在半导体激光器的研究与开发中,单模法布里-珀罗半导体激光器是最近几年才发展起来的一种新型结构的激光器。笔者对此新型单模半导体激光器件的基本结构和工作原理做介绍,多模激光器在内置反馈外腔的作用下,由于强烈的模式竞争,很容易实现激光器输出具有较高边摸抑制比的单模激光谱,输出的单模激光随激光器操作温度发生漂移。对学生在实验研究过程所遇到的注入锁定行为的关键物理问题做详细的探索性分析和讲解。注入功率和波长失谐是促使激光器发生注入锁定行为的2个重要参数,随波长失谐的增加,使激光器发生注入锁定行为的阈值功率也将被提高,注入功率越高,使激光器发生锁定行为的波长失谐范围也越大。     

中等输出激光功率且位相锁定的大频差双色激光系统

介绍了两种用于实现中等输出激光功率且位相锁定的大频差激光系统的实验方案及典型结果.其中,基于分布反馈式(DFB)半导体激光器具有的较高的边模抑制比所导致的单模运转特性,文章采用光学注入锁定方法在实验中实现了两束波长为852nm、位相锁定且频差为9.2GHz(对应于铯原子基态超精细分裂)的中等输出激光功率(～150mW)双色激光.拍频测量结果表明二者的相对线宽约1Hz(受限于所用频谱分析仪的分辨带宽).此外,在充有20Torr缓冲气体氖并将剩磁屏蔽至约20nT的铯原子气室中,采用该激光系统,在实验中观察到了线宽约12.3kHz的相干布居俘获(CPT)信号.     

846 nm半导体激光器线宽压窄的研究

研制了用于倍频蓝光的单模、可调谐的窄线宽光栅外腔反馈半导体激光器,它是由激光器底座、激光管组件、准直透镜组件和光栅组成.经过精密控制电流和温度,利用光栅反馈可获得激光单纵模输出,外腔的结构还使输出光的谱线宽度得以压窄.对研制的半导体激光器的特性测试表明,其输出功率稳定,阈值变小,模式单一稳定,波长可调谐,谱线宽度小于1 MHz.     

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。     

激光注入锁定技术压缩线宽的研究

本文采用多模激光振荡的半经典理论,分析了在注入锁定时腔内各纵模与注入信号间的作用关系.用连续的Nd:YAG激光器产生的单纵模激光信号,注入高增益调Q非稳腔激光器中,实现了注入锁定,获得了脉宽为20ns、峰值功率为10.5MW的傅立叶变换极限的单纵模激光输出.     

应用于时分复用无源光网络上行信号的光功率均衡器

研究了利用光注入锁定法布里-珀罗激光器(FP-LD)进行时分复用无源光网络(TDM-PON)上行信号的光功率均衡.通过二次光注入锁定FP-LD实现上行信号功率均衡,由一外部单纵模激光注入锁定光网络单元(ONU)上行信号的输出波长,光谱稳定的上行光注入锁定位于光线路终端(OLT)的功率均衡器FP-LD.本功率均衡器可以使上行光功率由-10～-25dBm的功率变化量变为1.2dB最大功率变化量.并测试功率均衡器对上行光信号传输品质影响.     

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。     

30Hz单模超窄线宽光纤激光器

介绍利用光子注入锁模技术在掺铒光纤激光器上实现了超窄线宽单模激光输出;对光子注入锁模技术压缩激光线宽的原理进行了理论分析,讨论了饱和吸收形成的瞬态光纤光栅的参数对激光线宽产生的影响,实现了高边模抑制比的激光输出. 在实验中,通过调节泵浦功率,获得了稳定的单纵模及多纵模激光输出,测量显示输出激光的线宽为30Hz,输出最大功率可达2mW,多纵模时自由光谱范围FSR为1.875kHz.     

掺铒光纤激光器线宽压缩技术的研究

研究掺铒光纤激光器上实现的超窄线宽单模激光输出. 对复合环形腔压缩激光线宽的原理进行了理论分析,讨论了有源复合环形腔参数对激光理论极限线宽产生的影响,并对影响激光线宽的关键参数进行了实验验证,获得了稳定的单纵模激光输出,其线宽小于100Hz,输出最大功率可达2.779mW.     

窄线宽可调谐半导体激光器

研究了一种利用光栅弱耦合外腔改善可见光半导体激光器性能的方法,并对６５０ｎｍ半导体激光器进行了实验,外腔镜由一个闪耀光栅构成,通过转动光栅角度,获得了窄线宽单模激光输出,谱线宽度０．１ｐｍ,线宽压窄比达９８００,边模抑制比＞２０,并且在约２０ｎｍ的荧光谱宽基础上得到约５ｎｍ波长的连续调谐范围     

我国激光产业发展对策

从我国的实际出发，总结了国内外激光发展经验，对我国激光技术产业化的发展进行了分析，提出我国激光产业化发展的战略思想，应采取的对策措施，所达到的目的和可采取的组织形式。     

调频激光二极管的相干特性及应用

提出了调频单模激光二极管的相干长度理论计算公式，并用由特种光纤构成的全光纤Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉仪进行了实验验证。     

一种双频共激活区调谐的染料激光放大系统

用双频染料激光的相关调谐原理，设计了一种不用分束耦合元件的新型迈尔克逊双频选频腔，实验实现了共线，宽调谐范围，功率比可控，可调，窄线宽的双频激光的振汇与放大，获得了脉冲能量12－13mJ的高功率输出。     

激光冲击表面改性技术及其应用

激光冲击是一种正在开发的新的表面改性技术，它能够改善金属材料表面的物理机械性能，特别能有效地提高金属材料的疲劳寿命．文中介绍了它的原理、特卢、及应用，并将其与传统的喷丸强化工艺进行了比较．     

短距离无线激光通信系统波长选择分析

无线激光通信系统中激光调制信号在大气信道中传输时受背景光、大气衰减、湍流效应等诸多因素的影响．传统上认为红外波段的激光更适合于在大气信道中传输．基于对红光激光束大气传输特性的分析,讨论了激光束传输过程中背景光干扰、大气衰减和湍流效应的影响.结果表明：红光波段激光和红外波段激光用于短距离无线激光通信时受信道的影响差别不大,红光波段激光可用以加载调制信号有望实现无线高速数据传输．     

激光在半导体技术中的主要应用及进展

简要概述了激光在半导体技术中的主要应用。这些应用大致涵盖激光掺杂、激光退火、激光沉积薄膜、激光引发固相反应和激光光刻等几方面。激光光刻中,选取248nmKrF,193nmArF和157nmF2准分子激光光刻着重进行了探讨。分析了这些激光工艺的现状、特点和最新进展,并对存在的问题和发展趋势作了研究。     

Er：YAG激光采血装置的研制

介绍了一种用于无接触、无感染的Er:YAG激光验血采样装置的设计及临床应用。     

金属陶瓷激光熔覆处理的工艺参数和组织性能优化

通过对金属陶瓷ＷＣ－ＳｉＣ－Ｃｏ在４５＃钢表面上进行了激光熔覆实验．讨论了如何从调整激光功率、激光扫描速度和激光束直径来优化熔覆工艺参数和熔覆层组织性能     

烧蚀模式激光推进的机理和应用探索

激光推进是一种全新的驱动概念,在未来航天领域具有重要的应用前景.介绍了我们采用凝聚态工质的"火箭烧蚀模式"激光推进方面的最新研究进展,包括烧蚀模式激光推进的机理、激光水推进、激光微推力器模型以及分离式全方位接收激光推力器概念,目的在于探索烧蚀模式激光推进的机理、规律和可能应用.