基于新型二维材料的可见光至中红外短脉冲光纤激光器的研究

新型二维材料如石墨烯、拓扑绝缘体、过渡金属硫化物和黑磷等不仅具有良好的可饱和吸收特性,而且拥有宽带运转、制备简单、成本低廉和兼容性好等优势,是光调制器件的完美选择之一,被广泛应用于脉冲光纤激光器领域,成为激光研究领域的前沿热点之一.以厦门大学光电子技术研究所近几年的相关研究成果为主要对象,结合国内外研究进展,介绍了二维材料的制备/表征、非线性可饱和吸收特性的测量,并重点阐述了基于二维材料的可见光、近红外至中红外宽波段的调Q/锁模光纤激光器的研究动态.     

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．     

PC型HgCdTe探测器对波段内外激光辐照的影响和吸收机制

分别用连续波1.319μm激光和10.6μm激光辐照P C型HgCdTe红外探测器时,得到了探测器输出的一系列实验结果。给出了在波长为1.319μm的波段内激光辐照下P C型HgCdTe探测器的饱和阈值;用波长为10.6μm的波段外CO2激光辐照探测器时,发现了一些与波段内激光辐照探测器时大不相同的实验现象;对实验结果进行了分析。简要总结了P C型HgCdTe探测器对于波段内和波段外激光辐照的响应机制和吸收机制。     

3μm波段稀土离子激活的氟化物激光晶体研究进展

中红外激光在卫星遥感、军事对抗、分子监测、激光医疗、基础科学等领域具有非常重要的应用价值.总结了以LiLuF_4、PbF_2为基质,稀土Ho~(3+)和Dy~(3+)为激活离子的2.7~3.1μm波段中红外激光晶体在生长、物化、光谱及激光性能等方面的研究进展.着重分析了激活离子Ho~(3+)和Dy~(3+)的浓度效应、共掺敏化离子Yb~(3+)的敏化机制、共掺退激活离子Pr~(3+)的抑制自终止效应机理;同时计算了相关的能量传递效率,揭示其能量传递机制.此外,提出中红外激光晶体的几个主要研究方向:提高晶体发光效率,开拓新的特征输出波长,探索新型低声子能量的基质晶体.     

光声激光功率能量探测器特性的研究

在激光技术中,功率和能量是激光的重要物理参数.传统的测试仪器如碳斗功率/能量计及硅光敏二级管功率计,其使用光谱波段、灵敏度、线性动态范围等多项参数均得不到满意的统一.我们应用固体光声效应的Rosenwaig-Gersho(简称为R—G理论),用碳薄膜作吸收体,分别用微音器和PZT压电陶瓷为传感器,研制成激光功率/能量探测器,并对它的性能参数进行了实验测定.结果表明,该探测器具有灵敏度高、时间响应较快、动态范围宽、结构简单、造价低等优点,可用于常用激光器如He-Ne和TEA CO_2激光.连续及脉冲Nd:YAG激光功率/能量探测,用于红外激光光谱的探测其性能优于价格昂贵的热释电探测器.     

激光促进丁醇裂解表面反应规律

利用红外光谱、化学吸附和激光表面反应技术研究了丁醇在SiO_2、γ-Al_2O_3和Fe_2O_3上的激光表面反应规律。结果表明:固体表面材料的红外特性及化学吸附能力、激光频率等是影响激光能量利用率的主要因素;丁醇在固体表面上的吸附态及受激吸附态分子内键与键间的能量传递是影响反应产物选择性的主要因素。根据实验结果,探讨了激光促进丁醇裂解反应过程的能量传递规律,提出了激光促进丁醇裂解表面反应机理。     

基于相变材料GST的红外隐身多层膜设计与光谱性能研究

为了实现在不同背景温度条件下的红外隐身, 需要研究具有可调发射率的红外隐身材料. 此外, 多波段兼容隐身技术在现代军事和科技中具有重要的研究价值. 本文设计了一种利用单一多层膜结构实现多光谱可调谐的超材料吸收器. 利用Ge2Sb2Te5 (GST)相变材料的晶态和非晶态不同属性, 该结构实现了在大气窗口8~13 μm波长范围内最大吸收率吸收从94.93%到9.19%的可控变化. 而且通过控制中间态, 结构对电磁波的吸收率可以实现连续变化. 同时, 该结构具有基于干涉效应的可调结构色, 通过改变顶层薄膜的厚度, 器件的颜色可以发生变化. 因而同时实现了在红外及可见光两个波段对电磁波的独立调控功能. 该超材料吸收器具有红外-可见光兼容隐身的潜在应用.     

激光陀螺稳频稳锁区控制系统参数模型研究

采用DSP技术设计了激光陀螺稳频稳锁区控制系统,利用转台、温度箱等设备开发了稳频稳锁区控制参数测试系统.结合某型激光陀螺,对控制系统的压电陶瓷特性、光强和锁区特性进行了全面测试,对激光陀螺工作模态选定和锁区稳定范围进行了研究,建立了有针对性的稳频稳锁区控制系统参数模型.最后,对利用该参数模型的某型陀螺在常温下进行了验证试验.陀螺工作正常,无跳模现象,其零偏重复性小于0.01 °/h,表明所建参数能有效控制陀螺.     

掺铬镁橄榄石的发光中心研究

引言激光技术及其相关科学的发展,使结构紧凑的近红外调谐激光器日受瞩目,从而促进了固体可调谐激光的研究.固体激光器的许多激活介质是在特定的基质材料中掺入适量的激活杂质而形成的,其中掺过渡族金属离子的晶体很受重视.近年来为三价铬离子寻找新基质材料的研究取得了很大进展.不少掺铬晶体已在室温下实现了新频段的近红外调谐或宽带激光运转,如蓝宝石,金绿宝石,绿母石和镁橄榄石等.其中掺铬镁橄榄石的光谱覆盖范围最宽,其荧光光谱范围为0.69μm～1.4μm.这引起人们极大的兴趣.对Cr:Mg_2SiO_4晶体荧光的这种独特性质的机制,人们也提出了种种的猜测和解释.     

红外-近红外波长变换器件p-QWIP-LED研究

报道了一种基于p型量子阱红外探测器(QWIP)和发光二极管(LED)的新型量子阱红外探测器. 该器件作为一种p型量子阱红外探测器(QWIP)和发光二极管(LED)的有效集成器件, 可以将QWIP探测的长波红外信号经光电转换过程后变成LED在近红外的发光. 通过电学直接读出方式和近红外(0.87 μm)光强度变化读出方式, 从实验上测量了器件的红外响应光谱, 设计与制备的器件实现了从长波红外(7.5 μm)向近红外(0.87 μm)的波长变化. 研究结果表明这种红外-近红外波长变换途径有可能导致红外焦平面技术体制的变化.     

激光协同学Ⅱ锁模激光脉冲建立过程的研究

本文试图按协同学的观点研究锁模激光脉冲的建立过程。认为:锁模激光脉冲建立过程是非线性的合作效应或者说是自组织过程。本文从模式表象的激光方程出发,导出了锁模激光方程,导出了相应的福克-普郎克方程,得到了锁模激光的第一阈值和第二阈值,最后,讨论了锁模激光脉冲的建立过程。     

激光技术简介:第三部分 激光技术

在前面两讲,我们介绍了激光原理和激光器.要把激光器广泛应用于工农业生产、国防建设和科学实验中去,还要根据不同的用途,采用一些特殊的方法和装置.本讲介绍几种最常用的激光技术,包括激光调Q、调制、倍频、选模、稳频、放大和锁模等项技术.一、激光调Q(Q开关)技术在第二讲中,我们介绍过脉冲运转的固体激光器,它比连续运转的激光器,一般具有较高的峰值功率,可用于材料加工方面.但是,它的激光输出的脉冲宽度(也叫脉冲时间)比较宽(通常为毫秒数量级),所以平均功率低.这种普通的脉冲激光器还不能适用于激光测距、激光雷达、激光脉码通信等,而要采用激光调Q技术,以产生适用的巨脉冲的激     

9 W级高功率SESAM锁模Nd∶YVO_4激光器

通过LD端面泵浦Nd∶YVO4晶体,以半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为被动锁模器件,利用ABCD传输矩阵法和MATLAB软件设计具有良好热稳定性和超大稳区的X-型五镜折叠谐振腔,实现了高效率和高功率的连续稳定锁模运转.在泵浦功率30 W时得到1 064nm波长最大9W的稳定锁模输出,脉冲重复频率为108.28MHz,脉宽为9.53ps,对应最大单脉冲能量84.04nJ,激光器的斜效率达到31.7%.以此为种子源放大可直接获得百瓦级高功率锁模激光输出.     

提高RF激励波导CO2激光器特性的新型结构研究

目的 探索提高RF激励全金属波导CO2激光器性能的新型结构.方法 波导管采取N型结构,并利用铝合金静近成型技术和数控加工技术加工激光腔体.结果 对长度为380 mm的新型器件进行了实验研究,获得了波长为10.6 μm,功率大于38W的基模激光输出,其稳定性小于±3%/h,光电转换效率为12.7%.结论 该新型结构有利于提高RF激励全金属波导CO2激光器的性能,并且主体精度高,表面光洁度好,结构尺寸一致,便于产品化生产.     

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.     

几种激光调Q配合物的合成

化学方法调Ｑ和锁模是高激光辐射强度的重要途径。特别是对较长波段，波长在１３２０－１５４０ｎｍ范围的激光，采用光调Ｑ方法难以实现，因此化学方法调Ｑ更显重要。     

关于锁模

将激光器谐振腔中存在的所有模式光都锁定在高功率、高相干性的功效上，这需要锁模技术。在支持激光对多个高精科技领域的有效应用中，锁模技术都将发挥巨大作用。     

2.1 μmCo:MgF2脉冲激光器

报导了2.1 μmCo:MgF2激光器在室温下的实验结果,得到了0.279 J的2.1 μm激光,器件效率为14.5%.测定了Co浓度为3%(wt)的MgF2晶体对1.341 4 μm线的偏振吸收系数,测量结果表明,对该谱线π偏振和σ偏振的吸收系数分别为0.804 cm-1和0.516 cm-1.激光实验结果计算得到该晶体2.1 μm线的激光跃迁截面为2.61×10-21 cm2.     

非氧化物晶体应用于长波红外光源的研究进展

中红外波段包括3～5μm中波红外和8～12μm长波红外2个重要大气窗口,在国防、激光通信、环境监测以及医疗诊断等诸多领域有着广阔的应用前景.高性能的相干光源是上述应用领域发展的基础.非线性光学频率变换技术是实现相干中红外高效输出的一种有利方法,非线性晶体是这类光源的核心部件.非氧化物晶体对5μm以上波段具有较高的透射率和较高的非线性系数等优点,是中红外光源的重要增益介质.总结了基于非氧化物晶体的中红外相干光源(特别是5μm以上的长波红外光源)的研究现状,比较了不同种类非氧化物晶体的优缺点和应用发展潜力,有利于为长波红外光源性能的优化和改进提供设计方案,并对基于非线性频率变换方法的中红外光源的未来发展前景做了展望.     

改善固体被动锁模激光器输出统计特性的一种新方法

本文指出了固体被动锁模激光器脉冲输出具有概率特征的内在原因,并给出了良好锁模运转系统应同时满足的条件.通过引入另一个具有较小饱和强度的染料,在与原有染料一定的匹配下,由于锁模窗口的增宽,改善了原有系统的输出能力,理论分析和计算机模拟结果证实了这一点.