稀土化合物材料上转换发光与激光的研究与进展

多年来凝聚态物质中稀土离子的发光研究一直受到重视。近年来由于半导体激光器的迅速发展与商品化以及高浓度稀土离子激光新材料研究的迅速发展，共振泵浦的紧凑全固化稀土离子固体激光器的研究在国际上已形成一个热潮；带动了固体激光研究的全面复兴。期 中上转换激光器是激光器紧凑全固化潮流的一个最新发展。它是极有的潜力的三种紧凑蓝绿激光器方案之一，弥补了半导体激光向短波长方向发展的不足与困难。它对于发展光盘技术、信     

光子晶体在半导体激光器中的应用

激光的发明，将人类带入光通信、光存储、光显示的高科技文明中，随着高科技的不断发展、进步和应用范围的不断扩大，对激光的要求更高，例如低阈值、高效率、高亮度、高速、小体积、好的模式特性等，这些要求在现有的传统激光器理论及技术中是难以达到的。但是当人们将光子晶体的理论与现有激光物理和技术相结合时，则有望突破传统激光器的性能瓶颈。例如，提高自发辐射速率，同时获得更高的自发辐射向受激辐射的耦合效率，实现激光器的无阈值工作；利用光子晶体对光子态的调制作用，可以获得比传统激光器大几个数量级的光学腔品质因子，大幅度提高激光的亮度、单色性；结合光子晶体微腔及其显著增加的光学腔品质因子，可以提高激光器的调制速率等，因此，人们预期光子晶体科学与技术将成为未来光电子领域发展的核心之一。文章介绍了光子晶体在半导体激光器中的应用，指出光子晶体科学技术引入发展了几十年的半导体激光器中，使半导体激光器展现出更加优异的性能。最后文章作者展望了光子晶体激光器的未来发展和应用的方向。     

激光在汽车工业中的发展现状与应用

介绍了近年来激光技术在汽车工业中的几项重要应用，详述了激光在诸如激光焊接、激光打标、激光热处理和激光切割等有关汽车工业技术中的应用状况，同时对汽车工业中所用激光类型进行了归类。最后综述了半导体激光器泵浦全固态激光器以及短脉冲和超短脉冲激光的应用前景。     

双波长外腔半导体激光器的研究

提出了电流调制型的双波长外腔半导体激光器方案。外腔半导体激光器具有窄线宽输出以及独特的阶越型电流调制特性,采用正弦调制的方式,以延时光纤作为辅助结构,得到了具有良好相干特性和稳定波长间隔的双波长激光输出。与多种已有的双波长激光器设计方案相比,这种多波长工作方式结构简单,调谐范围宽,在波分复用光通信系统、高精度光纤传感测量以及外差、双(多)波长合成波长干涉测量等技术中具有很好的应用前景。     

基于半导体激光器的全光波长转换的理论研究

全光波长转换是全光网络的关键技术之一。利用多模半导体激光器的速率方程,建立了基于半导体激光器的全光波长转换器的理论模型,该模型不仅考虑了注入信号光对激光腔内载流子的消耗,而且考虑了激光腔对注入信号光的放大作用。利用该模型分析了半导体激光器工作电流、注入信号光功率以及码率各参数对波长转换特性的影响。结果对于确定基于半导体激光器的全光波长转换器件的最佳工作条件有一定的参考价值。     

半导体激光器在光谱研究中的应用

近年来半导体激光器的发展引人注目，已由红外波段推向可见光区，可靠性和输出功率提高而价格下降，在光谱研究方面的应用也日益广泛。文章介绍了半导体激光器的现状，频率稳定、压缩线宽和调谐波长的方法，以及半导体激光器在吸收光谱、非线性光谱、原子的冷却和光泵浦原子钟等方面的应用。     

异质结半导体激光器

异质结半导体激光器是半导体激光发展史上的重要突破，它的出现使光纤通信及网络技术成为现实并迅速发展。异质结构已成为当代高性能半导体光电子器件的典型结构，具有巨大的开发潜力和应用价值。     

2 kW半导体激光加工光源

针对激光加工在金属材料焊接、熔覆、表面硬化等工业领域的应用,考虑到半导体激光器体积和重量小、效率高、免维护、成本低以及波长较短等特点,设计了功率达2 kW的半导体激光加工光源。在大通道工业水冷条件下,采用48只出射波长分别为808,880,938,976 nm的传导冷却半导体激光阵列作为发光单元,最终研制出了2 218 W高亮度光纤耦合模块。此高亮度模块可以实现柔性加工,直接应用于金属材料焊接、熔覆、表面合金化等工业领域,对于半导体激光器在工业领域的应用具有重要意义。     

面向片上传感量子级联激光器的研究进展（特邀）

作为一种新型半导体激光器,量子级联激光器因其独特的子带间跃迁机制,具有高速响应、高非线性、输出波长大范围可调等特点。近年来随着输出光功率和电光转化效率等性能指标的快速提升,量子级联激光器已成为中红外至太赫兹波段（波长约为3～300μm）的主流激光光源,在大气污染监控、气体检测、太赫兹成像、生物医疗以及空间光通信等领域具有重要科学意义和应用价值。本文阐释了量子级联激光器的发展历程以及工作原理;分别重点讨论了中红外量子级联激光器在高效率、大功率、波长可调谐以及片上传感的应用等方面的研究进展,并对基于中红外量子级联激光器差频太赫兹光源和光频梳的发展进行叙述,最后进行了简要总结与展望。     

X射线自由电子激光:原理、现状及应用

 20世纪70年代，研究人员提出了自由电子激光的概念并建造了远红外自由电子激光器。随后，许多国家都开展了相关的理论研究与实验探索，并于21世纪初建造了X射线波段的自由电子激光器。X射线自由电子激光器是一种基于直线电子加速器的大型科学研究装置，可以产生波长可调的超短超强相干X射线激光脉冲。在过去的十多年中，X射线自由电子激光引起了科学界的广泛关注，各个国家的大力投入和支持使其在很短的时间内取得了迅速的发展，在物理、化学、生命科学、材料科学等领域都发挥了重要的作用。本文将简要介绍X射线自由电子激光的基本原理、发展现状、及其在各学科领域中的应用。     

Compact liquid-refractive index measuring equipment

Based on total reflection principle, a compact liquid-refractive index measuring equipment was designed and fabricated, in which a diode laser was used as light source and a charge-coupled device (CCD) as photodetector. The influence on measurement accuracy of the wavelength shift and intensity fluctuation of the diode laser were surmounted by an effective feedback method. It is crucial whether the diode laser could be used in such a system.     

Two Step Deceleration of Cesium Atomic Beam by Frequency Modulated Diode Lasers

Two step white light slowing of a cesium atomic beam was demonstrated by using two kinds of frequency modulated diode lasers. In addition to a frequency modulated free-running diode laser used for the first step of wide range deceleration, a frequency modulated external cavity diode laser (ECDL) with narrower and sharper spectrum was used for the second step deceleration. It was shown that the number of slowed atoms was increased more than twofold by the two step deceleration which kept narrow velocity width of 27 m/s, which is smaller than that by only the single step deceleration.     

激光烧蚀-双光束二极管激光原子吸收光谱法测定固体样品中的铀同位素比

以两个二极管激光作为光源 ,采用激光烧蚀 双光束二极管激光原子吸收光谱法测定了2 3 5U/ 2 3 8U同位素比。实验对用于样品烧蚀的Nd :YAG激光聚焦点位置进行了优化 ,在同时满足一定原子化程度和较高2 3 5U 6 82 6 736nm信背比的原则下 ,选择了聚焦点位置低于样品表面 0 4cm作为分析条件。测量2 3 5U/ 2 3 8U同位素比的精密度和准确度分别为 5 %和 2 % ,2 3 5U检测限为 18μg·g-1。结果表明 ,双光束检测法能消除激光烧蚀脉冲间信号波动对测量重现性的影响 ,比早先报道的单光束检测法在精密度和准确度上有了很大的改善     

Speckle-pattern contrast of semiconductor laser propagating in a multimode optical fiber

Speckle patterns produced by coherent light from a GaA1As double-hetero-structure laser diode that has been transmitted through a multi-mode optical fiber are experimentally studied by analyzing the average contrast. It has been found that the speckle contrast observed in the far-field region is significantly lowered when the spectral width of a laser diode is as broad as a few tens of Angstroms.     

Development of a Two-Dimensional Bar-Code Detection System Using Multi Laser Diodes with Time-Sharing Light Emission Operation

A new high-speed two-dimensional bar-code detection system using multi laser diodes with time-sharing light emission operation has been developed. A bias current allowing the laser diode to improve the light output rise time was optimized to slightly below the threshold of the diode, so that channel cross-talk among three-line bar-code signals caused by the bias light can be kept small and a high-speed pulse modulation operation can be achieved. The prototype system for a three-line bar code with spatially overlapping laser-diode heads has achieved an effective scanning speed two and nine tenths times that of conventional scanners. It is estimated that the number of time-sharing light emission laser diodes can be increased to at least four when the current photodetection amplifier with a bandwidth of 6.4 MHz is used. This number can be improved to six by using photodetection amplifiers with double the bandwidth of the present ones.     

一种五波长半导体激光生物组织辐照仪

采用GaAlAs单量子阱半导体激光器和LD泵浦的Nd:YVO4－KTP倍频激光器等研制了国内首台可从光导纤维输出5种波长的半导体激光生物组织辐照仪,该仪器已在激光生物医学领域投入应用．     

基于可调谐多模二极管激光吸收光谱的二氧化碳浓度测量

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)具有高分辨率、高灵敏度和快速测量等特点,是气体探测中的主流技术。使用多模二极管激光器作为光源,将多模二极管激光吸收光谱技术与关联光谱技术相结合有助于提高测试可靠性和稳定性,同时还可有效解决单模二极管激光器长时间工作时中心波长随外界温度或机械特性的变化而发生偏移的问题。以1 570 nm多模二极管激光器为光源,利用多模二极管激光关联光谱和波长调制的气体测量技术(TMDL-COSPEC-WMS),通过计算待测气体和参考池气体之间二次谐波信号峰值高度之间的关系,实现了对二氧化碳浓度的测量。实验中二氧化碳浓度测量范围在0.6%～30%之间,计算结果表明,二氧化碳浓度与真实浓度值之间具有良好的线性关系,其线性度为0.998 7,线性拟合的斜率为1.061±0.016 8。对二氧化碳与氮气混合气体的连续测量结果表明,系统的探测极限达到335 ppm·m,对同一样品在20 min内的20次连续测量的标准偏差为0.036 7%,表明了系统良好的稳定性,所有测量结果都显示了系统用于二氧化碳气体监测的有效性。     

980nm激光激发下Er3+和Yb3+共掺杂氟氧玻璃的上转换发光

制备了一种新型的上转换发光材料,它不仅具有较高的上转换发光效率,而且还避免了氟化物基质的缺点。其组分为58.52%PbF₂-34.43% GeO₂-3% Al₂O₃-0.05% Er₂O₃-4%Yb₂O₃,其中GeO₂为玻璃形成体氧化物,PbF₂和Al₂O₃为调整剂,以共掺杂Er³⁺和Yb³⁺离子为上转换研究的对象。测量了该玻璃系统在980nm半导体激光器激发下的上转换发光光谱,观察到很强的658nm的红光和548,526nm的绿光,而且红光的发射强度远远强于绿光。通过对上转换发光强度与激发强度关系曲线的拟合,表明此材料的绿光发射和红光发射都为双光子过程。研究了激发光的工作电流与上转换荧光强度的关系,讨论了其上转换发光特性。     

Design and operation of a fiber optic sensor for liquid level detection

Design and construction of an optical fiber sensor for liquid level detection are reported. This sensor operates based on light intensity modulation, and such modulation results from alteration of total internal reflection into partial reflection at the interface. The modulated intensity has been measured by using a pair of fibers, one transmitting source light, another acting as receiving fiber, and a glass prism providing the total and partial reflections. During the level measurements, when a liquid in a vessel touches the 45° faces of the 45-90-45° prism, the total internal reflection is disturbed, and the reflected light is modulated. The performance of this sensor is tested with different source lights including a light emitting diode (LED), a diode laser, and a He–Ne laser. Extinction ratio has been measured for different liquids, and compared. This ratio for water using LED source is about 0.03, for diode laser is 0.006 and for He–Ne laser is 0.003. Although this device was tested as a liquid level sensor, but the distinct results obtained for samples with different index of refractions demonstrate that the reported sensor can also be used as a liquid refractometer.     

可调谐二极管激光吸收光谱法监测大气痕量气体中的浓度标定方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析。在空气痕量气体检测中,一般需要和长光程吸收池相结合使用。可调谐二极管激光吸收光谱法就是在可调谐二极管激光器与长光程吸收池技术相结合的基础上发展起来的一种新的痕量气体检测方法。这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快。已经广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测。在大部分痕量气体检测仪器中需要精确地对检测气体进行在线的浓度标定,文章介绍了一个简单而精确的浓度标定方法,从理论上进行了分析,然后通过实验证明了这种方法的可行性。