体布拉格光栅外腔实现激光二极管阵列同相模输出

 采用体布拉格光栅作为商用二极管激光阵列外腔,通过将每个单元发出的光反馈回相邻单元实现了外腔锁相。采用这种方法对发光单元宽度为100 μm、周期为200 μm,由49个单元构成的二极管阵列进行了外腔锁相实验,在远场获得了高光束质量、窄带宽的稳定输出。二极管激光阵列自由运转下功率为15 W,经外腔锁相后输出功率为3.67 W,对应光束远场发散角1.47 mrad, 光谱的峰值半宽由1.7 nm压窄到0.17 nm。     

一维激光阵列相干合束远场特性的研究

利用傅里叶光学方法,获得了相干合束远场光强的解析表达式,数值模拟和实验研究了一维锁相二极管激光阵列的相干合束远场特性。研究表明:随着参与合束的发光单元数目的增加,尖峰变锐;同相模的光能集中在更小的立体角内,使得相干合束的亮度增加;异相模的光束能量较为分散,其峰值光强有所降低。系统抖动引起远场峰值光强的降低,破坏了远场的对称性和光束质量。相干合束发光单元数目越多,系统抖动对远场的影响便可以忽略。     

Talbot外腔锁相相位补偿元件的理论计算

 在菲涅耳衍射公式和模耦合理论的基础上，对有相位补偿的 Talbot外腔锁相在腔内场的分布进行了数值计算。计算结果表明：理想的相位补偿元件模式选择镜能够消除由于边缘效应引起的近场幅度不均匀，而且同相模的衍射损耗非常小，能有效地起到选择同相模的作用。实用的相位补偿元件相位型光栅对近场的幅度没有影响，也能够明显地减小同相模的衍射损耗，起到选择同相模的作用。     

外腔中半导体二极管激光阵列的高阶侧模锁定

 理论分析了外腔较短情况下，宽条半导体二极管激光阵列（LDA）高阶侧模相位锁定的可能性,观察了包含主、旁瓣结构的多侧模远场光强分布。从实验记录结果可以看出，在旁瓣中出现了标志锁相的峰、谷结构，而且该结构的调制度明显高于主瓣中的峰、谷结构的调制度,结果表明：在外腔较短情况下，LDA高阶侧模相位锁定的现象是存在的。     

利用Gyrator正则变换实现环形激光阵列的Talbot效应

本文对环形激光阵列的Talbot效应进行了研究,利用Gyrator正则变换推导了极坐标下环形激光阵列的Talbot效应和自成像条件,并进一步分析了其在分数Talbot距离处的成像规律.通过FDTD Solutions软件对环形激光阵列在分数Talbot距离处的空间分布、相位分布进行模拟,得到与理论计算相一致的结果.通过与一维激光阵列分数Talbot效应的空间分布、相位分布情况进行对比分析,环形激光阵列可有效消除一维激光阵列的Talbot边缘效应,获得等光强分布的Talbot自再现像,扩展了Talbot效应在环形激光相干阵列锁相的应用.     

外腔锁相中二极管激光阵列发光单元间耦合系数分析

 推导了外腔中二极管激光阵列各发光单元之间的耦合系数，结果表明：增加外腔长度有利于减小各阶耦合系数的差别和实现“并联耦合”，但是外腔的作用效果下降；降低阵列前端面的反射系数，有利于实现外腔锁相；外腔锁相中并联耦合的单元数越多，激光二极管阵列前端面的反射系数的允许值越小。     

基于组合模理论设计的激光二极管阵列外腔

针对激光二极管阵列提出了“组合模”慨念,计算了组合模的远场分布,每个组合模在远场的空间分布呈双瓣结构,基于激光二极管阵列组合模的远场分布特征,设计了离轴外腔反馈的激光二极管阵列,运用此装置所获得激光二极管阵列的远场分布有了明显变化,与自由运转的激光二极管阵列相比,离轴外腔反馈的激光二极管阵列远场宽度减少了4.3倍,在抽运电流为16 A时,测得输出激光的功率1.82W,这相当于相同电流下自由运转激光器输出功率的79％.组合模理论不仅可以用来指导设计一维离轴外腔反馈激光二极管阵列,而且也可以用于设计二维离轴外腔反馈激光二极管阵列.二维离轴外腔反馈激光二极管阵列可以产生高功率,高光束质量输出的激光.     

两路光纤激光器自组织相干合成实验研究

 建立了两路光纤激光器自组织相干合成的理论模型，并进行实验验证。结果表明，通过能量的相互注入，可以实现光纤激光器的自组织相干合成，合成效率达到92%。当外界基本没有干扰时，远场光斑为稳定、高对比度的干涉条纹，激光器阵列输出模式为异相模，与理论分析的结果一致；当外界环境存在轻微干扰时，实验出现条纹移动现象，输出模式也不再是恒定的异相模。对外界干扰对自组织相干合成的影响进行了数值分析，结果表明：外界干扰的幅度与频率越大，两束激光的相位差的变化幅度与频率也就越大；当外界干扰超过一定程度，两束激光之间的相位差将不能被锁定，始终处于变化状态。     

基于空间结构内部锁相的光纤激光相干合成技术

介绍了本课题组近年来在基于空间结构内部锁相的光纤激光相干合成方面的研究工作,给出了空间结构内部锁相相干合成的基本原理,搭建了七路低功率光纤激光阵列实验系统,结果表明在内部相位噪声校正基础之上,可以稳定补偿外部相位差进而实现激光阵列同相位输出,验证了内部锁相方法的可行性。进一步介绍了空间结构内部锁相技术在目标在回路相干合成、阵列光束光场调控等方面的拓展应用,通过实验论证了空间结构内部锁相技术能够有效提升目标在回路相干合成系统的相位控制带宽,并在远场有效生成轨道角动量光束阵列,其拓扑荷数可从-1到+1切换。     

基于组合模理论设计的激光二极管阵列外腔

针对激光二极管阵列提出了"组合模"概念,计算了组合模的远场分布.每个组合模在远场的空间分布呈双瓣结构.基于激光二极管阵列组合模的远场分布特征,设计了离轴外腔反馈的激光二极管阵列.运用此装置所获得激光二极管阵列的远场分布有了明显变化.与自由运转的激光二极管阵列相比,离轴外腔反馈的激光二极管阵列远场宽度减少了4.3倍.在抽运电流为16 A时,测得输出激光的功率1.82 W,这相当于相同电流下自由运转激光器输出功率的79%.组合模理论不仅可以用来指导设计一维离轴外腔反馈激光二极管阵列,而且也可以用于设计二维离轴外腔反馈激光二极管阵列.二维离轴外腔反馈激光二极管阵列可以产生高功率,高光束质量输出的激光.     

Talbot外腔压窄线阵大功率半导体激光器输出谱宽

线阵半导体激光器（LDA）内部发光元周期排列,基于Talbot效应,改进传统Littrow外腔窄线宽系统,在Littrow外腔中置入反射率为20%平平镜构成Talbot外腔以进一步窄化激光器输出谱宽,并将外腔窄线宽输出通过铷池进行吸收实验。实验结果表明:铷池对Tablot外腔输出吸收系数比Littrow外腔吸收系数相对提高42.9%,说明Talbot外腔能有效提高外腔输出谱宽的均匀性,提高半导体激光器泵浦效率。     

一种实现光纤激光器高功率输出的方法

介绍了一种实现光纤激光器高功率输出的新方法——采用螺旋芯光纤，这种光纤是在光纤制作过程中按照一定的弯曲半径使纤芯呈螺旋状排布在光纤包层中。介绍了这种螺旋芯光纤的原理和其提高输出功率的能力，以及目前的理论与实验研究现状。基于该光纤，提出了一种光纤激光器相干合成新思想。     

外腔锁相半导体激光器列阵的稳态分析

给出了描述半导体激光器列阵(LDA)稳定状态的非线性方程组。对非线性方程组进行了分析,研究了LDA在稳态运行时的特性。分别分析了LDA在同相模运行和反相模运行时,载流子浓度、振荡频率以及光子数密度与自由运行时相比较所发生的变化。     

Spontaneous-emission spectrum of the nonlasing supermodes in semiconductor laser arrays

It is shown that the interference between amplified spontaneous emission into the nonlasing supermode and the laser field of a semiconductor laser array causes spatial hole burning, which couples the dynamics of the amplified spontaneous emission with the laser field. In particular, phase locking between the amplified spontaneous emission and the lasing mode leads to the formation of a spectral triplet composed of in-phase relaxation oscillation sidebands and an out-of-phase line at the lasing frequency.     

Coherent beam combination of broad-area laser diode array using off-axis external cavity with double feedback

In this letter, we demonstrate coherent beam combination of laser diode array using the external Talbot cavity with double feedback. The double feedback elements consist of grating and high-reflection plane mirror. Compared with single high-reflection plane mirror feedback, the external Talbot cavity with double feedback reduce the number of interference strips in the far-field pattern and narrow spectral line-width of the laser diode array. The results indicate that the application of the external Talbot cavity with double feedback produces a clear far-field interference pattern. In addition, line-width is reduced to 0.15 nm full-width at half-maximum (FWHM).     

Phase locking in a multicore fiber laser by means of a Talbot resonator

We report phase locking of a diode-pumped multicore fiber laser with a circular array of 18 Nd-doped emitters (microcores) acting as an active medium. Phase locking was achieved in a Talbot resonator configuration. We present calculations of the effective reflection coefficients that are due to self-imaging. Far-field distributions and near-field pattern of several supermodes are calculated and compared with experimental results.