激光频率调制光谱法测量甲烷的吸收光谱

采用激光频率调制吸收光谱技术，实现了国内首次用连续可调谐单膜半导体铅盐激光器测量出泥浆气中（经过简单物理处理）的CH4在3325nm附近的吸收光谱，其高分辨率谱线的测量对实际问题的应用有着重要的意义。     

基于FPGA的多功能函数发生器

以C8051F040高性能单片机、AD9850和Altera Cyclone EPIC3T144 FPGA为核心,由控制模块、信号产生模块、放大模块、调制模块、键盘及LCD显示等模块组成的系统.实现了频率范围为20 Hz-20 MHz、步进为10 Hz.电压峰～峰值为6 yopp的正弦波信号输出;用FPGA产生的1 kHz的调制信号控制AD603放大器增益实现模拟幅度调制(AM)信号输出;根据调制信号幅度改变AD9850频率控制字实现模拟频率调制(FM)信号输出;用FPGA实现了2ASK和2PSK数字调制信号输出.     

二极管泵浦固体激光器与声光调制器的光学匹配设计

在微弱光信号的测量中,若使用固体绿激光作光源,目前较好的高频调制方法是声光调制。考虑到这种固体激光器光束发散角较大以及声光调制器本身的使用要求,从高斯光束的传播规律出发,通过计算设计了一个光学系统,实现了频率在15MHz以上的光强调制,获得了较高的衍射效率。     

基于FPGA的USB测控系统中PM调制的研究与实现

航天统一S波段(united S-band,USB)测控系统中相位调制(phase modulation,PM)是对遥控信息进行发送端调制的重要单元,针对航天测控PM调制载波频率高、采样速率大的需求,提出了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的USB测控系统中PM调制的研究方案及实现方法.设计将测距音信号与副载波信号联合调制到主载波,创新性地采用将高频分量与低频分量分解开、多路并行处理高速数字信号的方式实现相位调制.应用Modelsim仿真验证了设计的可行性,应用频谱仪分析频谱验证了设计的正确性,为地面遥控端提供了测试平台,在高速调制领域具有很强的可移植性.     

电吸收激光调制技术的等效电路模型研究

电吸收调制器和激光器等光电子集成器件的特性分析提供基础.根据在三端口集成器件的信号等效电路模型,得出实验结论,采用电吸收调制器的数字调制方式,可以有效提高抗干扰能力,降低啁啾效应,实现高速率激光调制输出.     

CO_2激光器斯塔克效应稳频法的实验研究

介绍了将斯塔克(Stark)电光调制技术应用于CO_2激光器稳频的基本原理与实验装置。实验表明:应用Stark电光调制技术于CO_2激光器的稳频,可获得10~(-9)量级的频率稳定度。     

正交线偏振激光器原理与应用(Ⅰ)--正交线偏振激光的产生机理和器件研究

激光诞生后,出现了两种正交偏振激光器:Zeeman双频激光和四频环形激光陀螺. 而由两个反射镜构成谐振腔的激光器、即驻波激光器,其内放入双折射元件时的物理效应和应用却成为空白. 综述了过去十几年国内外,特别是研究了正交偏振驻波激光原理和器件方面取得的进展. 首先,导出激光频率分裂的公式,并利用了几乎全部的量子光学现象(各种双折射元件及其物理效应)实现了驻波激光器正交线偏振激光振荡. 这些量子光学现象有:晶体石英双折射效应、方解石双折射效应、应力(光弹)双折射效应、光电双折射效应等. 其次,实验中观察发现了若干激光物理现象,如晶体石英旋光性造成的频率分裂畸变,强模竞争发生时的两频率间隔,频率分裂的越级等. 再次,由于原理的限制,传统的Zeeman双频激光器输出的频差不可能大于3?MHz. 为了解决这一问题,实验室制成了几种原理的正交偏振双频激光器件:可输出40?MHz到几百MHz频差的双折射双频激光器;可输出从1?MHz到几百MHz频差的双折射-Zeeman双频激光器和双双折射双频激光器;输出巨大频差(几个GHz)的LD泵浦YAG双折射双频激光器;纵模间隔约为c/4L(普通激光器为c/2L)的激光器等.     

超高频电光晶体调制器

本文论述所研制的用于激光器锁模等方面的超高频电光晶体调制器。调制频率已完成实验的有100MHz、200Hz和400MHz三种。针对激光器锁模本文重点讨论了调制深度的确定和匹配电路的计算两个重要问题。     

基于DDS的数字信号调制器的设计与实现

介绍一种基于DDS技术的数字调制信号的实现方法.系统采用Altera公司EP2C35系列的FPGA芯片,基波频率在1kHz至70MHz内可调,实现对输入信号进行FM,FSK,AM,ASK,PSK高频调制.电路具有体积小,稳定性好,可调制信号的步进精度高,输出波形失真小等特点.     

基于现场可编程门阵列的差分四相相移键控调制解调算法设计

以软件无线电技术为基础,针对差分四相相移键控(DQPSK)调制解调系统设计了全新的算法,实现了现场可编程门阵列(FPGA)平台下的DQPSK全数字调制解调,并可通过软件编程进行电路升级.与传统DQPSK调制解调电路相比,不但缩减了印制电路板(PCB)的尺寸,而且可以在不改变电路的情况下升级调制解调算法,从而降低了硬件升级、算法调整的成本.以Intel的Quartus II软件作为验证平台,用Verilog HDL语言实现了各个模块功能的设计,采用ModelSim软件进行功能仿真,验证算法的正确性.系统运行频率达到132 MHz,达到了预期要求.     

卟啉材料在激光防护上的应用

研究卟啉材料的激光防护特性.基于卟啉-蒽化合物的分子结构特点及其光子吸收截面计算公式,研究了卟啉-蒽化合物的双光子和三光子吸收特性.结果表明,卟啉-蒽化合物具有很好的非线性光学吸收效应,其光学吸收谱可以覆盖很宽的波长范围,这种非线性光学吸收效应可以用于抵御不同波长激光武器的攻击.     

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.     

基于叉指换能器逆压电效应的激光检测新方法

使用激光在晶体表面激发的声表面波,尝试根据叉指换能器的逆压电效应来探测激光,从而实现声场的变化反演激光照射情况。在讨论激光照射对铌酸锂晶体中声表面波传播特性造成的影响时,建立了点状激光照射的热弹理论模型,首先排除环境温度整体变化的影响,证明了光对声场的影响和照射晶体内部温度梯度的变化有关;然后设计13MHz为中心频率的叉指换能器,从模拟与实验效果对比来看,由激光激发的声表面波影响了原叉指激发波的频率,13MHz及周围频率时的声压变化明显,中心频率迁移到15MHz,声压值波动衰减,从而反演激光的存在;通过理论和实验分析证明了声场检测激光的可行性,可以开拓性地将叉指换能器作为特殊传感器,可用于激光窃听等特场合。     

用于TDLAS甲烷检测的激光器电流驱动与温控系统

为了满足激光器在甲烷气体检测中对输出波长稳定的需求,自主设计以STM32F103RCT6为微处理器核心的电流驱动系统和温控系统,包括信号发生电路、滤波电路、温度采集与控制电路等,运用信号发生芯片生成锯齿扫频信号、正弦调制信号、直流偏置信号,把他们叠加作为激光器注入电流,同时对激光器整体构建二级制冷系统,通过温度和电流的调谐使激光器发出的波长在甲烷气体吸收峰1 653.72nm附近扫描,以使气体充分吸收。经验证,整个系统工作稳定,可持续工作时间超过36h,温度误差为±0.008℃,电流驱动误差≤0.09mA,波长误差在千分位,满足设计需求。     

A continuous-wave Raman silicon laser

Achieving optical gain and/or lasing in silicon has been one of the most challenging goals in silicon-based photonics because bulk silicon is an indirect bandgap semiconductor and therefore has a very low light emission efficiency. Recently, stimulated Raman scattering has been used to demonstrate light amplification and lasing in silicon. However, because of the nonlinear optical loss associated with two-photon absorption (TPA)-induced free carrier absorption (FCA), until now lasing has been limited to pulsed operation. Here we demonstrate a continuous-wave silicon Raman laser. Specifically, we show that TPA-induced FCA in silicon can be significantly reduced by introducing a reverse-biased p-i-n diode embedded in a silicon waveguide. The laser cavity is formed by coating the facets of the silicon waveguide with multilayer dielectric films. We have demonstrated stable single mode laser output with side-mode suppression of over 55 dB and linewidth of less than 80 MHz. The lasing threshold depends on the p-i-n reverse bias voltage and the laser wavelength can be tuned by adjusting the wavelength of the pump laser. The demonstration of a continuous-wave silicon laser represents a significant milestone for silicon-based optoelectronic devices.     

基于光谱吸收的CO2气体检测系统

针对CO₂气体实时在线监测的应用需求,以比尔-朗伯定律为理论基础,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术搭建一套CO₂气体在线检测系统。选择吸收谱线波长为1 609.583 nm,并在系统中搭建两路参考光路用于消除光源信号波动和实现自动寻峰,以提高检测系统的稳定性与准确性。通过对系统的标定与校准,系统测量相对误差小于0.8%,系统重复性小于0.06%,响应时间不超过18 s,对空气中CO₂的体积分数进行连续4 h监测,其值的波动范围为360×10^-6 ~ 400×10^-6。试验结果表明该系统具有较好的稳定性与可靠性,可满足CO₂气体实时在线监测的应用需求。     

基于TDLAS一次谐波的甲烷浓度检测系统及其温度补偿研究

本文结合甲烷1 653.72 nm波长2v3带R3支气体吸收线,分析温度变化对甲烷吸收线的谱线特性及甲烷气体浓度测量产生的影响。基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱技术,应用一次谐波信号检测甲烷气体的浓度,通过温度补偿抑制环境温度变化给检测带来的干扰。实验结果表明,研制的甲烷浓度检测系统的性能稳定,利用温度补偿系数校准后系统测量偏差在1%以内,可以有效地提高系统的检测精度。     

紫外激光照射对硅酸铅玻璃薄膜吸收谱的影响

采用溶胶-凝胶法在二氧化硅玻璃基底上制作了硅酸铅玻璃薄膜，并对不同波长的紫外光照射后硅酸铅玻璃薄膜的吸收光谱进行了研究．结果表明，硅酸铅玻璃在235m附近的吸收峰受308m和266nm的紫外光照射后没有变化，但受248nm的紫外光照射后吸收峰出现了光漂白现象。     

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．     

可调谐半导体激光光谱技术在工业控制监测氧气浓度中的应用

采用分布反馈式（Distributed feedback,DFB）半导体激光器作为光源,通过检测760nm附近氧气的一条转动吸收线对排放的气体中氧气的浓度进行实时监测．采用开放式双光程设计,并通过背景信号拟合的方法消除消光系数对检测的影响．实验结果证明,该方法是可以对氧气的实时在线浓度进行检测的一种比较简单的方法．