国外光激射技术的研究近况

一概述光激射技术是目前内容最丰富、发展最迅速和最为人们所重视的一个研究领域。光激射技术是一门新的综合性科学技术,它主要包含下面两方面的内容:(1)光的激射和放大、调制与解调制、传播以及探测等基本研究;(2)利用光激射器的输出特性,即高强度性、高单色性、高定向性,来研究强相干辐射与物质的各种相互作用(强光光学),以及把上述装置应用到各种领域内,解决一系列有重大意义的科学技术问题。     

固体连续激射的若干问题

继气体连续激射器的出现,固体工作物质在脉冲工作的基础上,亦相继观察到连续激射现象。目前,除红宝石、钨酸钙和氟化钙外,还在半导体和玻璃工作物质中观察到连续激射现象。据报导,固体连续器件的输出功率已超过1瓦,激发阈值亦显著降低。对于CaF_2:Dy~(2+)晶体,用15瓦钨丝灯激发,即可获得连续激射光。为将固体连续激射器用于光学定位、导航、跟踪和通讯等方面,目前正在开展一系列工作:改进激发方式、提高输出功率和效     

Nd~(3+)激活玻璃的若干激射特性

近年来掺钕玻璃光激射器有了很大的进展,相继实现了脉冲激射、连续激射、和非线性光学效应等。为了更有效地选择工作物质,势必要求对掺钕玻璃的激射光发射的各种基本特性有所了解。以前我们曾报导了掺钕玻璃的若干发光特性和激射的初步结果。本文研究了掺钕玻璃的激射光谱及振荡过程,Nd~(3+)离子浓度、基质玻璃成分和玻璃的均匀性对阈值能量和输出能量的影响,以及玻璃光激射器的某些特性等。     

二维光子晶体线缺陷波导慢光抽运增强光参量增益

推导了非线性光子晶体线缺陷波导中抽运光群速度与光参量放大增益的理论模 型. 理论结果表明, 慢光抽运可以增强光参量放大效应. 为获得相同的增益, 当波导长度不变时, 慢光波导所需的抽运光功率可以减少为普通波导的(v_gn/c)²; 当抽运光功率不变时, 慢光波导所需的长度可以减少为普通波导的(v_gn/c)², 其中n为普通波导的材料折射率, v_g为慢光波导的群速度, c为真空中的光速. 数值计算结果验证了我们的理论预测.     

液态氢微波激射

世界上最精确的钟是氢微波激射.它能够在室温下工作,这钟运行3000万年误差只有一秒钟.不列颠哥伦比亚大学最新研制出一种液态氢微波激射,它能在凯氏0.5度,也即在绝对零度以上的温度下工作.在微波激射气囊内壁涂了一层很薄的液态氦. 目前,实验室用液态氢微波激射的精确度超过     

关于半导体光激射器工作电流范围的分析

当加在半导体注入光激射器上的工作电流超过阈值时,器件开始产生激射作用。随着工作电流加大,由于结温上升引起阈值电流的急剧增大,阈值电流有可能超过工作电流而使激射作用停止。这就决定了工作电流的最大值及最大输出功率。另外,随着二极管实际阈值电流的增大,工作电流范围逐渐缩小。当阈值电流超过某一临界值时,就不可能产生激射作用。 Mayburg讨论了连续工作状态的临界阈值电流,但是沒有对实际戚兴趣的激射电流范围问题进行分析,而且其中忽略体內发     

气体激射器放电管中的电子温度与电子浓度

气体激射器的诞生迄今只有四年多,可是它的发展速度令人难以置信。气体的工作物质有品种多、波长范围广、不受温度的限制、并且可以连续工作等等优点。它的输出波长从1,642埃的紫外光经过可见光及红外一直到0.34毫米的亚毫米波,共有500多个波长。一般在气体中振荡条件的获得与固体工作物质不一样,激发粒子的产生主要是靠电子的非弹性碰撞,而电子的能量又是由外加电场来供给,即是气体放电。可见了解放电的机理是解决或改进激射器性能的关键问题,因而测量放电中的参量的变化是极有参考价值的。在1962年至1963年之间Patel     

微波激射器与激光器的诞生

1984年1月,当阿尔弗雷德·卡塞勒教授去世前不久,这位因光泵浦获得19防年诺贝尔奖的物理学家把一篇评M.伯特洛蒂的《微波激射器与激光器》的文章交给Na九娜,这里发表的是它的节编。     

CaF_2:Dy~(2+)荧光晶体的连续红外光激射实验

CaF_2:Dy~(2+)荧光晶体光学质量较佳,具有较宽的吸收带、较长的亚稳态寿命和较低的阈值功率,故较早就实现了连续光激射,且为目前固体连续光激射器中输出功率较高的一种。其输出波长为2.36μ,落在大气窗口,故为人们所重视。我们在以前工作的基础上开展了这种器件的研制。使用直径为8—9毫米,长度为100毫米左右的晶体棒,已获得大于2瓦的连续红外光激射输出。在低功率水平的情况下,可以连续输出40分钟以上。实验装置实验装置如图1所示。聚光系统是直径为400     

砷化镓p-n结的受激发射

砷化镓的复合辐射具有高的量子效率,因此可以利用半导体p-n结正向注入来获得受激发射。我们在1963年12月31日制成了能产生受激发射的砷化镓激射器,本文报导这类砷化镓p-n结激射器的受激发射的辐射特性,包括谱线的变窄、光束的变窄以及电流达到阈值时辐射强度的陡然增加。还研究了77°K和20°K时,阈值电流的变化。 p-n结是由扩散方法制成的,在起始掺碲浓度为5×10~(17)厘米~(-3)至1.5×10~(18)匣米~(-3)的n型砷化镓中扩散锌,扩散深度为50微米。样品做成长方形,其结构示于图1。典型的样品尺寸为 0.15×     

直波导耦合输出AlGaInAs多量子阱环形激光器研究

采用InP基InAlGaAs多量子阱激光器外延材料结构, 利用感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术和聚酰亚胺介质平坦化工艺, 研制了多量子阱半导体环形激光器样品. 该器件通过加正偏压的环形结构谐振腔实现光激射, 然后借助紧邻的直线波导耦合将光信号输出. 环形谐振腔直径为700 μm, 波导宽度为3 μm. 用光纤对准直线波导端口耦合测试了环形激光器的光功率-电流特性曲线和激射光谱, 其阈值电流为120 mA, 在注入电流160 mA时从直波导耦合输出得到激射光谱的中心波长为1602 nm, 并结合光功率-电流特性曲线对环形激光器中的工作模式进行了初步分析.     

掺钕钨酸钙光激射器

用稀土激活离子的线状发光特征产生激射光效应,以三价钕离子引人注目。选择合适的基质,可以达到室温振荡、振荡阈值低及相对输出能量较大等性能。对晶体材料而言,目前以掺钕的钨酸钙及石榴石的结果较好。这里简略报导有关掺钕钨酸钙光激射器的一些实验结果。掺钕钨酸钙晶体(加Na~+作电荷补偿剂)是用结晶引上法在高频加热铂铑坩埚的装置上制得。为了保证材料纯度,除了钨酸盐原料是自行提纯及合成之外,晶体亦是经三次结晶后取得的。制得的晶体通常在1,350℃退火8小时。晶体的光性经过检查,内部存在少量丁铎尔散射,残余应力未尽消除。     

同步抽运飞秒光参量振荡器中的载波-包络相位控制及其应用

同步抽运飞秒光参量振荡器(OPO)以及抽运源所构成的飞秒脉冲系统具有内在同步、多波长脉冲输出以及各脉冲的载波-包络相位(CEP)的内在关联等特性, 在超宽频率梳以及脉冲的相干合成方面具有先天的优势. 本文阐述了一系列该研究方向的最新成果, 诸如探讨了OPO内载波-包络相位与能量守恒的关系, 并通过实验进行了检验; 利用自参考法控制了作为抽运源的飞秒钛宝石激光器CEP, 并通过压电陶瓷(PZT)锁定了其脉冲重复频率; 利用OPO产生的非相位匹配可见光, 并以抽运光的超连续作为参考, 通过OPO端镜上的快速PZT控制了OPO产生的所有脉冲的CEP, 从而获得400 nm~2.4 μm超宽频率梳, 控制精度高于1.2 kHz带宽; 并利用波长相近相位锁定的抽运光以及信号光倍频实现了不同脉冲的相位相干, 为产生极窄的合成光脉冲打下了基础.     

啁啾优化飞秒脉冲抽运GaP产生高功率0.3mW宽带太赫兹波

在基于光整流效应的PCF飞秒激光抽运GaP晶体产生宽带THz波的实验中,重点研究了抽运脉冲特性与THz产生效率的关联性.证明了GaP晶体辐射THz波的效率与抽运脉冲的啁啾特性相关;在相同脉冲宽度抽运下,负啁啾脉冲更加有效,这对于基于飞秒激光抽运产生THz波的其他方法有指导意义;并通过优化预赋抽运脉冲的负啁啾量,在抽运功率21 W的条件下,获得了0.3 mW的高重复率宽带THz波输出.     

自旋极化氢原子的实验研究

因为氢原子基态与第一激发态之间的电子跃迁位于真空紫外光谱范围(λ=121.6 nm),至今,直接光抽运取向氢原子,仍然是一个相当复杂的和没有解决的问题,所以,我们使用自旋交换光抽运技术去产生自旋极化氢原子和研究自旋极化氢原子与温度的关系。     

高增益光纤受激布里渊散射放大的大延迟可控慢光

可调控光纤慢光作为光缓存器在全光路由通信中具有重要的应用前景. 由于受限于较低的布里渊阈值和较大的信号功率, 传统的光纤布里渊散射慢光增益一般不超过30?dB. 本文提出在短光纤中实现高增益布里渊放大的可调控慢光, 利用短光纤的高阈值有效避免泵浦抽空, 实现高增益的信号放大, 从而提高慢光延迟量. 实验证实采用591.8?m长的单级光纤布里渊放大的非饱和增益达到50?dB, 慢光延迟时间可达到52?ns, 分数延迟量超过1.     

激射光振荡的生成时间

从一般固体激射器,特别是加入 Q 开关后的振荡生成过程的几率方程知道,生成时间在毫微秒范围,不易观察和测量。我们从实验发现,对于低增益长谐振腔间隔的气体激射器,振荡生成时间可长达毫秒范围,极易测量、观察,现将所采用的实验方法及结果报导如下。     

惰性气体中铯原子的新的受激发射

引言 Robinowitz首先在碱金属蒸汽中用光泵抽运的方法获得受激发射。Sonokin等人用1.06μ和7658泵浦铯蒸汽获得了一组铯原子的受激发射,而后Happer用连续染料激光泵浦纯铯蒸汽获得了连续的受激发射输出。下面简单的估算可以看到从sds到6dσ态跃迁的单程增益大于10,因此很可能在这对能级上获得受激发射。按照量子力学知识知道6s和6d     

用于热声驱动脉冲管制冷机的新耦合机制: 声学放大器

提出了声学放大器的概念, 有意识地用一根长管来连接热声发动机与脉冲管制冷机. 理论计算表明, 合适的管长及管径可以大幅度地放大来自热声发动机的压力波动, 脉冲管制冷机从而可以获得更大的驱动压比. 在理论分析的基础上, 初步的研究也证实了压力波动的放大效果. 在平均压力2.46 MPa, 工作频率69 Hz时, 一根内径8 mm, 长2.8 m的紫铜管把来自热声发动机的压力波动幅值平均放大为2.5倍以上. 特别地, 使用1.67 kW的加热功率, 发动机的压比为1.11, 脉冲管制冷机入口的压比到达了1.32, 进而在脉冲管制冷机的冷头获得了65.7 K的温度.     

基于差频过程级联非线性的孤子脉冲压缩

研究了飞秒脉冲差频过程中基于级联非线性的孤子压缩效应. 在相位失配量较大且抽运光与信号光之间群速度匹配的条件下, 给出了耦合波方程的简化形式, 揭示了该类孤子压缩的物理机制. 细致的数值模拟计算表明, 在等效互相位调制和材料色散的共同作用下, 可以同时对抽运光和信号光脉冲进行较高倍数的压缩.