5层空气孔单实芯纯石英光子晶体光纤仿真

为研究5层空气孔单实芯纯石英PCF特性,建立了截面空气孔为5层正六边形结构的光子晶体光纤模型,分析基模与包层模的模场分布,利用5层空气孔单实芯纯石英PCF进行仿真研究,并对有效折射率、有效模场面积、非线性特性、色散特性进行了仿真与分析。研究表明,5层空气孔结构的PCF,可以减小有效模场面积和增大非线性系数;在1 500～1 600 nm的波长范围内,随着波长增加,模场变大,相对于二阶模,基模的有效折射率更加稳定;单实芯纯石英PCF的基模与二阶模的波导色散系数也会随着波长的增加有微小的增加,但整体来看色散较为平坦,不会造成波形的明显变化,有利于信号的传输;而在同一波长下,基模的色散系数小于二阶模的色散系数,这主要是由于基模具有更加稳定的有效折射率,对光波在纤芯的束缚力较强。根据对5层空气孔单实芯纯石英PCF的仿真特性研究,为进一步进行光子晶体光纤实验研究提供了一定参考。     

半模基片集成波导和微带转换的分析

为实现基片集成波导结构的小型化,沿场分布对称面将其截成两半,利用等效磁壁限制场型变化,提出了半模基片集成波导结构.在此基础上,研究了半模基片集成波导与微带线的转换问题,并设计Ku波段的半模基片基层波导-微带线转换结构.仿真结果表明,在所设计的频段内,插损优于0.5 dB,反射损耗小于-15 dB,实测结果与仿真结果基本吻合.实验表明,半模基片集成波导能够保持基片集成波导的传播特性.     

裂隙岩体渗流场与损伤场耦合模型研究

基于能量互易定理并考虑裂隙扩展过程中的能量转换和裂隙扩展过程中的相互作用，探讨了裂隙岩体在复杂应力状态下本构关系与损伤演化方程，给出了渗透张量随裂隙损伤发展的关系，从而建立了多裂隙岩体渗流场与损伤场耦合分析模型，在此基础上，对三峡永久船闸高边坡稳定性进行分析，结果表明，左边坡相对于右边坡有更大的损伤演化区，应适当考虑左边坡的锚固和防渗措施。     

非线性光学晶体LBO位相匹配高功率绿光激光器

目的 对非线性光学晶体LBO的倍频属性以及影响倍频效率的各种因素进行理论分析与实验研究。方法 光与物质相互作用的耦合波方程和非线性光学晶体倍频时满足的相位匹配条件。结果 在激光二极管双端泵浦Nd：YVO4腔内倍频绿光激光器的实验中，对于两种不同匹配方式倍频的LBO晶体的倍频特性进行了研究。采用I-类角度位相匹配晶体倍频时，抽运光功率约为26W时，获得了最大输出为4．2W的稳定基模绿光，光．光转换效率达到18％；采用I-类非临界位相匹配晶体倍频时，抽运光功率约为28．9W时，获得了8W稳定的基模绿光输出，光．光转换效率达到31％。结论 通过对于LBO晶体倍频特性的理论分析与实验研究，使Nd：YVO4／LBO激光器获得了较高的输出功率和具有较高的转换效率。     

连续和离散统一的动态场模型扩展研究

为支持对空间现象的分布连续性和时间动态性的表达,实现在数据库中对场数据进行统一存储和时空查询分析,提出解析式结构表达连续场和矩阵结构表达离散场的统一动态场模型,并在空间数据库中实现其类型和操作扩展,支持连续和离散动态场的统一表达、管理、访问及时空查询分析,支持二者的相互转换,实现场模型数据和对象模型数据的一体化处理。实例研究表明该模型及其数据库扩展很好表达时空现象并支持场数据的空间数据库管理和时空查询。     

连续和离散统一的动态场模型扩展研究

为支持对空间现象的分布连续性和时间动态性的表达,实现在数据库中对场数据进行统一存储和时空查询分析,提出解析式结构表达连续场和矩阵结构表达离散场的统一动态场模型,并在空间数据库中实现其类型和操作扩展,支持连续和离散动态场的统一表达、管理、访问及时空查询分析,支持二者的相互转换,实现场模型数据和对象模型数据的一体化处理。实例研究表明该模型及其数据库扩展很好表达时空现象并支持场数据的空间数据库管理和时空查询。     

利用光学天线阵列耦合光波进入硅波导

在光学集成中,光信号从自由空间中耦合进入波导具有重要意义。利用光学天线将自由空间中的平面波耦合到波导的基模中。对称偶极子光学天线阵列有利于Si波导基模的激发,根据波导模场特性,设计偶极子对称天线实现耦合功能。为高效激发波导基模和提高耦合效率,利用时域有限差分(FDTD)方法分析Si波导的基模模场,对天线阵列结构进行优化,实现高效耦合。     

自泵浦可调谐FWM型全光波长转换器的研究

基于半导体光放大器（SOA）构成的环境激光器新型方案实现了自泵浦可调谐四波混频（FWM）型全光波长转换，转换速率为2.5Gbit/s。可调谐范围10nm。对可调谐波长转换过程进行了验证，分析了转换效率与频率失谐之间的关系，结果表明，相对于普通的四波混频型波长转换，此种方案中转换效率更依赖于频率失谐的大小，要取得宽的调谐范围和好的转换结果，需要对方案结构和半导体光放大器结构参数进行优化。     

频率转换效率的研究

目的对四波混频的转换效率以及影响转换效率的各种因素进行理论分析。方法采用Stark啁啾快速绝热通道SCRAP(Stark chirp rapid adiabatic passage)技术和哈密顿方法。结果在Λ-型原子系统中实现了最大相干性,得到了三阶非线性极化率χ(3)与非线性效应转换系数的关系。结论在考虑强泵浦场的损耗下,适当选择激光参数和原子系统,可以使得弱的闲频场到四波混频场的能量转换效率超过100%。     

利用傅立叶变换求解压缩态光场的输出模

在求解压缩态光场输出模时，可以利用傅立叶变换的特性对微分方程进行变换，使其转换为简单的多元一次线性方程组，从而大大简化了微分方程组的求解过程。并将场模直接从时域空间变换到了频域空间，满足了对光场压缩特性讨论的需要。     

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。     

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。     

基于MSP430单片机的稳功率半导体激光器的设计

使用16位低功耗的单片机MSP430F169对半导体激光器进行控制,采用APC的控制方式,通过功率的采样值与设定值的比较来控制驱动电流的大小,最后形成一个闭环的负反馈回路。为保护该半导体激光器而实施了慢启动、慢关闭以及限压和限流等保护措施。经实验测定,该系统的功率稳定度为0.5%~0.7%。     

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.     

一种大功率超短脉冲激光器的设计

设计了一种新型大功率超短脉冲激光器,将两种传统产生超短脉冲的方法(调Q和锁模)有效的结合起来,并对激光器的各个环节的设计作了说明。为了获得更大的功率采用了电光"腔倒空"直腔调Q法和LDA侧面泵浦,为了获得脉宽更窄的超短脉冲采用了半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术。     

Numerical study of three phase shifts and dual corrugation pitch modulated (CPM) DFB semiconductor lasers based on reconstruction equivalent chirp technology

A distributed feedback (DFB) semiconductor laser with three phase shifts based on reconstruction equivalent chirp (REC) tech-nology is proposed and investigated numerically. With the combination of multiple phase shifts and corrugation pitch modulated (CPM) structure, we also propose a novel and more complex structure named dual CPM, which has a flatter light power distribution along the laser cavity compared with the true double phase shifts DFB laser diode (LD), while the P-I curves are nearly the same. The proposed dual CPM structure is also designed and analyzed based on REC technology. The simulation results show that, the DFB semiconductor laser with complex structure such as phase shifts, or even arbitrary variation of the grating period can be achieved equivalently and easily by changing the sampling structure. But its external characteristics are almost the same as those DFB lasers with true phase shifts, or true arbitrary variation of the grating period. The key advantage of the REC technology is that it varies only the sampling structure and keeps the seed grating (actual grating in sampling structure) period constant. So its fabrication needs only low-cost and standard holographic exposure technology. Therefore we believe this method can achieve the high-end and low-cost DFB LD for mass production.     

高功率半导体整流管芯片散热效率计算仿真研究

为了保证芯片性能,避免芯片受损,对高功率半导体整流管芯片散热效率进行计算和仿真研究。通过有限体积法进行热计算,利用质量守恒方程、能量守恒方程以及动量守恒方程对热传递问题进行描述,确定高功率半导体整流芯片边界条件,给出散热效率计算公式。在恒温室的防风罩中进行测试,依据模型和边界条件,通过ANSYS参数化编程语言APDL构建高功率半导体整流芯片三维有限元模型,分析芯片散热情况。研究平行排列微通道、正交网络结构、螺旋环绕结构和树枝分形结构微通道下芯片散热效率。向有限元模型整流管芯片主体施加热载荷,获取不同基板材料的温度分布情况,得到不同基板材料下芯片散热效率。结果表明,高功率半导体整流管芯片微通道应选用树型结构,基板材料应选择Cu/Si C复合基板。     

AlGaInAs multi-quantum wells ring laser with optical coupling waveguides

Based on InAIGaAs multi-quantum wells epitaxy structure for Fabry-Pero laser diode, a multi-quantum wells semiconductor ring laser is realized using ICP dry etching process and polyimide planarization process, The laser is generated in a semiconductor resonator ring and is output by two coupled integrated bus waveguides. The ring diameter is 700μm and the width of the waveguide is 3 μm. The output optical power-current （P-I） characteristic and the wavelength spectra of the ring laser are measured using a fiber coupled to the cleaved facet of the bus waveguide. The threshold current of the device is 120 mA and the wavelength is 1602 nm at an injected current of 160 mA. In addition, the operation mode for the laser in the resonator ring is roughly discussed based on the P- I characteristic plot.     

半导体激光光束质量与像散特性的研究

对半导体激光的光束质量和像散特性进行了研究。基于二阶矩定义,对表征半导体激光光束质量和像散特性的光束特征参数M2因子和内禀像散不变量a等作了理论推导和分析。半导体激光的光束质量和像散特性与半导体激光运行时的多模模阶次和各阶模的权重因子成比例,模阶次越高或高阶模的权重越大,其光束质量越差,像散越厉害。     

半导体激光器在医疗上的应用及其前景展望

通过对半导体激光器在眼、外、牙、美容、口腔、耳鼻喉、肿瘤以及针灸理疗科等方面的应用进行综述,满足国内对该领域信息量的需求。我国激光医疗市场巨大,半导体激光器由于体积小巧、结构简单、价格便宜、转换效率高、工作寿命长,随着其波长范围的不断扩展、输出功率的逐渐提高,在医疗上的应用日益引人瞩目,并有取代其他类型激光器的趋势,势必成为医用激光器的主流。