光纤球端面直径与光纤数值孔径关系的实验研究

用光纤熔接机在多模光纤端面做出了一系列直径不等的球端面,通过实验对这些球端面光纤的数值孔径进行了测量。数据显示光纤球端面直径和光纤的数值孔径之间存在如下关系,即在光纤球端面直径为200μm左右时光纤的数值孔径有最大值,光纤球端面直径与200μm的差值越大光纤的数值孔径越小。     

浅析大功率半导体激光器面阵的光纤耦合技术

近年来,半导体激光阵列发展迅猛,但由于输出光束质量差,影响了其直接应用。因此,改善大功率半导体激光器的光束质量成为各国关注的焦点。本文在介绍光纤耦合技术的基础上,对大功率半导体激光器面阵光束整形方案进行了分析和研究。     

拉锥球透镜光纤和柱状楔形透镜光纤与半导体激光器耦合的比较研究

分析光通信领域光发射次模块中拉锥球透镜光纤和柱状楔形透镜光纤与半导体激光器耦合的技术,建立这2种透镜光纤与半导体激光器耦合的模型。通过数学推导与软件仿真,得到出射波长为1 310 nm,平行结平面与垂直结平面发散角分别为13.00°与38.27°的双异质结激光器与这2种透镜光纤耦合时的耦合效率及多种对准误差的容忍度。同时,将这2种耦合方式的耦合效率、微透镜加工精度要求、纵向间隙与横向偏移容忍度、角度偏差容忍度以及同时存在有横向偏移与角度偏差时的容忍范围进行比较。研究结果表明:柱状楔形透镜耦合效率最大值达96.09%,远高于拉锥球透镜的耦合效率,而与柱状楔形透镜相比,拉锥球透镜在容忍度方面没有显著的优势,总体上,柱状楔形透镜光纤在与半导体激光器耦合中较拉锥球透镜光纤有更好的表现。     

光纤光栅外腔半导体激光器的输出谱特性

采用射线法,计算增益随波长的变化,推导出光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)输出谱的表达式.结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器输出谱的精细结构进行了数值模拟研究.结果表明:光纤光栅外腔的输出谱在反射带宽内呈现出多峰结构,随着前端面反射率减小和耦合效率增加,输出谱相应地变得比较稳定.     

微球喇曼激光器的性能研究

由光学球微腔与光纤耦而构成的喇曼激光器大大降低了阈值泵浦功率,明显提高了总体效率.本文对微球喇曼激光器的性能进行了详细的理论模拟研究,从泵浦信号和喇曼信号的速率方程出发,推导出微球喇曼激光器的阈值公式,讨论和分析了微球喇曼激光器的球微腔与熔锥光纤的耦合特性及耦合对激光器阈值的影响,并提出了提高该激光器耦合效率的有效方案.     

Cr,Tm,Ho:YAG激光器耦合效率与束腰关系实验研究

热透镜效应对大功率激光器的光纤耦合系统起着明显的作用。Cr,Tm,Ho:YAG激光器输出的光束为多模光束,文章通过计算不同光束质量和散角的光束的束腰直径和束腰位置,对系统透镜的焦距进行优化计算,实验证明,修改后的光纤耦合系统的耦合效率相对原耦合系统有明显提高,耦合后的光纤末端输出能量明显提高,在使用小孔径的光纤时,可以获得更高能量的输出。     

球锥形端面光纤在光耦合中的作用

本文叙述了球锥形端面光纤在与双异质结面发光二极管耦合中的作用。这种端面光纤与平端面光纤、球形端面光纤相比,耦合效率高,而且可扩大装配容差。具有这种形式端面的单模光纤在与光纤耦合中也能得到满意的结果。     

大功率光纤激光器的研究进展

近些年来,大功率光纤激光器因在生产生活各个方面具有重要的应用而备受关注.该文对大功率光纤激光器的三个基本构成,分别说明了国内外大功率光纤激光器的历史发展历程,介绍了大功率激光器在军事、通信、医疗和工业加工方面的具体应用现状.旨在对现有状况大功卒激光器的基本状况进行总结,尤其抓住全光网络背景下全光纤激光器技术的发展契机,促进我国的大功率激光器技术的发展.     

含滤波器多模光纤激光器有效反射率的分析

基于改善多模光纤激光器输出光束质量目的,提出了其含有抑制高阶模输出的光纤滤波器的理论模型.运用模式耦合理论,对此模型进行了理论分析,导出了滤波器与端面反射镜构成系统有效反射率的表达式.并根据其表达式作了数值模拟,结果为:对于含滤波器的多模光纤激光器,其高阶模的有效反射率较小,低阶模的有效反射率较大.结论表明,在多模光纤激光器系统中设置一个光纤滤波器,使得低阶模比高阶模更容易起振,可以有效地改善其输出光束的质量,为实验研究提供了一定的理论依据.     

半导体激光器阵列发光面光束均匀度的特性测试

针对高功率的半导体激光器阵列,提出一种测试其发光端面均匀度特性(包括光强分布均匀度及光谱特性均匀度)的测试方法和测试系统.激光光束通过光纤传输后由光纤尾端的探测器或光谱仪接收用以获得测试点的光强或波长,利用电移台带动光纤扫描整个发光面得到发光面上每一点的光强或波长,从而获得其发光面光束均匀度特性.实验表明该方法和系统是可行的,可以作为评价半导体激光器阵列光束质量和性能的一种有效手段.     

基于纳飞秒双脉冲激光的蓝宝石蚀除研究

蓝宝石作为一种典型的宽带隙半导体材料具有良好的理化特性,在机械电子、航空航天、微电子等领域具有广阔的应用前景.本文提出采用纳飞秒双束激光进行蓝宝石加工的方法,利用飞秒脉冲峰值功率高的特性,通过多光子电离与碰撞电离,激发蓝宝石表面自由电子从而提高了蓝宝石对纳秒激光的吸收率,同时利用纳秒激光能量相对较大,技术成熟的优势,实现对蓝宝石材料的高质高效加工.为了揭示纳飞秒双束激光与蓝宝石材料的能量耦合机制,采用Fokker-Plank方程、Drude模型、双温模型对飞秒激光诱发的自由电子的演化过程及自由电子与入射激光之间的相互作用进行研究,并通过有限元仿真模拟了纳飞秒双激光与蓝宝石材料相互作用的能量耦合过程与蚀除过程,分析了纳飞秒双脉冲激光作用下,不同脉冲延时下等离子浓度的时空演化规律及其对入射激光吸收系数及反射率等表面光学特性的影响规律,揭示了纳飞秒双激光高效高质加工蓝宝石材料的机理.该研究对实现蓝宝石等宽带隙半导体等脆硬材料的高质高效加工具有重要意义.     

脉冲CO2激光高精度烧蚀熔石英玻璃

激光抛光是一种能获得超光滑表面新颖的光学元件加工方法,但抛光后表面存在残余波纹和面形畸变.激光高精度烧蚀可用于对元件表面残余波纹和面形进行修正,是一种极具潜力的修形技术.本文开展了激光高精度烧蚀熔石英玻璃的实验,验证了脉冲CO2激光通过控制重叠率可以实现高精度的局部区域均匀烧蚀,并可通过控制激光功率密度获得不同纳米量级的烧蚀深度.但实验发现激光局部区域烧蚀过程存在热累积和过烧蚀的现象.为此建立三维数值模型模拟脉冲CO2激光扫描熔石英表面的过程,对不同重叠率及不同脉冲重复频率作用下熔石英表面温度分布及演变进行分析.数值计算结果表明,重叠率过高将导致熔石英过烧蚀;在合适的重叠率下,高脉冲重复频率会导致明显的热累积.     

Evaluation of ablation differences in air and water for hard tissues using full-field optical coherence microscopy

To clarify the role of a natural or artificial liquid environment in the free-running infrared pulsed laser ablation of hard biological tissues,two-and three-dimensional morphologies of laser-induced craters must be quantitatively measured to distinguish ablation differences in air and in water.Full-field optical coherence microscopy is introduced,which has non-contact,non-destructive,non-preprocessing and higher-resolution advantages.Experimental results indicate that the ablation performances in air and in water are comparable for few laser pulses,but the ablation difference becomes obvious for more laser pulses.Optical coherence microscopy is more feasible than conventional means for the morphological measurement of craters.     

纳秒强激光烧蚀铝靶的数值模拟研究

为研究强激光对金属表面的破坏效应,文中利用热传导理论和相变的等效温度处理方法,建立了激光烧蚀金属过程的二维计算模型,并利用有限元分析方法对纳秒单脉冲强激光作用铝靶过程进行了数值模拟计算,获得了激光辐照下铝靶烧蚀形状和温度场分布特征. 结果表明,在激光单脉冲能量一定的情况下,脉宽越长,烧蚀形状愈加细长;大光斑的烧蚀半径要小于光斑尺寸,且光斑增大到一定程度后烧蚀半径因功率密度下降而减小.     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.      

脉冲激光烧蚀金属氧化物的发光光谱

研究了３５５ｎｍ脉冲激光烧蚀Ｌａ２Ｏ３,ＭｎＯ２,ＬｉＭｎ２Ｏ４,Ｌａ０．６７Ｃａ０．３３ＭｎＯ３等金属氧化物体系产物的发光光谱,观察到了激发态Ｌａ,Ｌａ＋,ＬａＯ以及Ｍｎ等粒子的发光谱线或谱带。在Ｏ２和Ａｒ气氛中,各谱线（带）的强度迅速下降。激光能量密度的增加可以改变羽状物中Ｌａ＋,Ｌａ和ＬａＯ的相对强度。对多组分金属氧化物攻蚀的结果与单组分金属氧化物类似。     

光纤耦合技术在红外激光照明器上的应用

光纤耦合技术可以把LD半导体技术和双包层光纤掺杂技术有机地结合起来,吸收二者的优势,实现高功率、高亮度、衍射受限的激光输出。主要研究了光纤耦合技术在红外激光照明器上的应用,实现了对照明效果的影响。实验结果表明光纤耦合技术可以显著改善光斑的均匀性,大幅度提高输出的光功率。     

基于烧蚀原理的激光抛光的数值建模与分析

采用连续激光对304不锈钢材料进行了基于烧蚀原理的激光抛光实验,得到了较好的抛光效果.耦合激光抛光中的传热和材料汽化,建立了一个二维瞬态数值模型,仿真了激光抛光中工件表面的演变,预测了激光抛光后工件的表面形貌和表面粗糙度值,仿真结果与实验结果十分接近,误差仅为8.17%.此外,利用该模型研究了激光抛光中工件表面移动速度的分布情况,确定了表面移动速度与初始表面形貌的关系:表面形貌波峰位置的表面移动速度较大,而波谷位置的表面移动速度较小,揭示了基于烧蚀原理的激光抛光降低工件表面粗糙度的机制.     

偏振耦合实现分布反馈光纤激光保偏输出

提出了一种通过偏振模式耦合方式实现分布反馈光纤激光器保偏输出的方法,分布反馈光纤激光器是由刻写在有源光纤上的相移光栅构成的一种窄线宽光源。由于侧面紫外曝光过程造成的光纤极化,这种光纤光栅激光具有线偏振特性,但光路结构一般是由单模光纤构成,因此激光的线偏振特性无法保持。通过监测激光偏振耦合输出功率,可以间接识别激光线偏振方向,将激光线偏振方向和保偏尾纤二次耦合熔接,可以实现窄线宽分布反馈光纤激光的保偏输出。实验得到了偏振消光比大于30 dB,输出稳定线偏振光的分布反馈光纤激光器,且激光效率、线宽、噪声等较原始单模输出时均未发生明显变化。     

强激光烧蚀铝靶实验及数值模拟

为研究强激光对金属铝靶的毁伤效应及作用规律,进行了不同能量强脉冲激光烧蚀铝靶实验。采用纹影高速照相技术,观察了激光作用铝靶过程中形成的溅射产物和冲击波流场,获得了不同激光能量作用下铝靶的烧蚀特征。建立了强激光烧蚀铝靶的2维计算模型,对脉冲激光作用铝靶过程进行了数值模拟计算,获得了激光脉冲能量对铝靶烧蚀深度的影响规律。对连续强激光大光斑烧蚀铝靶过程进行了数值模拟计算,对比分析了有重力和无重力作用下烧蚀深度以及烧蚀形貌特征。结果表明,在重力作用下烧蚀深度小于无重力作用下的情况,而烧蚀面积大于无重力作用下的烧蚀面积。