受激布里渊散射相位共轭腔及腔内光学参量振荡器

利用受激布城渊散射相位共轭特性和Ｑ开关特性组成Ｎｄ：ＹＡＧ激光谐振腔,代替传统激光器全反镜和调Ｑ装置,获得能量１００ｍＪ,脉宽１３ｎｓ的线偏振相位共轭激光输出,相应的激光器总体转换效率为０．４７％,同时将单共振ＫＴＰ光学参量振荡器置入腔内,得到波长１．５７μｍ、能量１５ｍＪ的参理振荡激光,实验证实了受激布城渊散射相位共轭腔内光学参量振荡器运行的可行性。     

产生蓝色相干辐射和实现Nd∶YAG 1.0642μm倍频90°非临界相位匹配的Nb∶KTiPO_4(英文)

本文报道了用熔盐顶部籽晶法生长Ｎｂ浓度（０～１３）ｍｏｌ％的Ｎｂ∶ＫＴＰ晶体的倍频的Ⅱ型相位匹配的截止波长和Ｎｄ∶ＹＡＧ１．０６４２μｍ及Ｎｄ∶ＹＡ１Ｏ３１．０７９５μｍ激光在这些晶体中倍频的最佳相位匹配角的测量结果．从中可看出,由于Ｎｂ５＋的引入使ＫＴＰ晶体倍频的Ⅱ相位匹配的截止波长有效蓝移,目前已使截止波长蓝移至９３７ｎｍ且有效产生４６８．５ｎｍ的倍频蓝光．同时Ｎｂ５＋的引入使Ｎｄ∶ＹＡＧ１．０６４２μｍ激光和Ｎｄ∶ＹＡ１Ｏ３倍频的最佳相位匹配方向产生很大的变化,目前已使Ｎｂ∶ＫＴＰ晶体倍频的最佳相位匹配方向为θ＝８８．３２°、Φ＝０°,非常接近于９０°非临界相位匹配方向     

光栅腔BBO光参量振荡器

报道０．５３２μｍ泵浦的光栅腔ＢＢＯ光参量振荡器的实验研究结果，在１．０２－１．０８μｍ可调谐范围内，其输出线宽小于１ｎｍ，参量转换效率为３．５％。     

一种输出三波长超短光脉冲的激光源

利用对撞脉冲锁模非稳腔Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，采用ＫＴＰ非线性晶体作腔外倍频，结合受激拉曼散射技术，在一台锁模激光器同时得到１．０６μｍ，０．５３μｍ，０．６３μｍ超短光脉冲的输出。     

外腔输出的连续波化学氧碘激光器

研制了一台采用外腔输出的小信号增益为１．６×１０￣（－３）ｃｍ￣（－１）的连续波化学氧碘激光器，在氯流率为３０ｍｍｏｌ／ｓ，Ｉ＿２流率为０．３ｍｍｏｌ／ｓ，腔压为２００Ｐａ时首次获得了半外腔１７８ｗ和中外腔７０．４Ｗ的１．３１５μｍ高功率线偏振光输出。     

基于校正多相位快速傅里叶变换算法的叠栅条纹相位差测量

叠栅条纹相位差测量是光栅位移测量中的关键技术,在两块光栅相对运动过程中,叠栅条纹信号的频率会因光栅夹角误差的存在而发生偏移,采用传统多相位快速傅里叶变换(MPFFT)算法计算任意时刻叠栅条纹相位值会产生测量误差,导致相位差测量不准确。为了减少频偏所产生的相位测量误差,提出了一种校正MPFFT相位测量算法,推导出了基于相位差校正法的MPFFT谱校正模型。仿真结果表明,在无噪声情况下,当光栅夹角误差为0.1°时,信号的最大频率偏移量约为4.19kHz,传统MPFFT相位测量误差大于100°,经相位校正后,相位测量误差小于0.2°,相位差测量误差小于0.004°;在高斯噪声和谐波干扰情况下,相位差测量误差小于0.2°,当取栅距为20μm时,相位差测量误差所产生的位移测量误差小于0.0111μm,为光栅位移纳米级测量提供了参考。     

用于绝对距离测量的波长扫描干涉仪信号分析

提出了一种可用于绝对距离测量的波长扫描光纤干涉仪。在时域和频域上，对其输出信号进行了研究。理论分析了法布里－珀罗腔多光束干涉所产生的干扰以及扫描过程中波长的随机漂移对输出信噪比的影响。由此提出了外腔光源结构和加工精度的要求，并设计了相应的信号处理算法，达到了距离测量所要求的０．０５μｍ的精度和０．０１μｍ的分辨率     

短腔Er/Yb光纤光栅激光器

报道采用光敏Ｅｒ／Ｙｂ 光纤制作短腔Ｅｒ／Ｙｂ 光纤光栅激光器的实验结果。激光谐振腔由一对直接写在３０ ｍ ｍ 长的Ｅｒ／Ｙｂ 光纤上、长度分别为６ ｍ ｍ 及１０ ｍ ｍ 、反射率分别为９０％ 及９８．６％ 、３ ｄＢ带宽分别为０．２８ ｎｍ 及０．２６ ｎｍ 的光纤布拉格光栅组成, 激光器的泵浦阈值为８ｍ Ｗ, 斜效率约１４％ , 输出光的信噪比为６１ ｄＢ, 偏振模抑制比为３０ ｄＢ。     

Nd：S—FAP晶体1.328μm激光特性研究

用染料激光和氙灯泵浦实现了ＮｄＳ－ＦＡＰ晶体低阈值、高效率的１．３２８μｍｍ激光运转。在透过率７％的平－平腔情况下，染料激光泵浦斜效率为３８％，阈值４．５ｍＪ，倍频红光波长为０．６６４μｍ，线宽１．３ｎｍ；采用氙灯泵浦（４×３０ｍｍ），实现了１．３２８μｍ自由运转，阈值为２４０ｍＪ，斜效率为０．８５％。测量了不同腔长，不同透过率情况的输出能量、光束发散角和偏振特性等。     

改性KTP晶体主折射率及主折射率温度系数的测量

报道了用自准直法在０．５３９８μｍ、１．０７９５μｍ和１．３４１４μｍ激光波长上测量了摩尔比为０．０７５的Ｎｂ：ＫＴｉＯＰＯ４晶体的主折射率及其温度系数,得到了该晶体的塞耳迈耶尔方程,用此结果计算了该晶体对１．０７９５μｍＮｓｄ：ＹＡｌＯ３激光倍频的Ⅱ类最佳相位匹配角,计算结果与累进发符合。     

角锥棱镜谐振腔激光模式模拟研究

为了探究角锥棱镜谐振腔激光模式,以角锥-平面镜腔为例,将角锥棱镜等效为衍射光栅,考虑角锥镜棱宽在谐振腔中的衍射效应以及二面角误差引起的附加相位分布对谐振腔激光模式的影响,在光学谐振腔理论的基础上,建立了求解本征模式的理论分析模型.采用快速傅里叶法数值模拟不同腔长、角锥镜棱宽和二面角误差情况下该无源谐振腔激光输出模式分布情况.结果表明,在腔长30 cm、角锥镜棱宽小于75μm、二面角误差在-10′~5′之间时,可实现光斑完整的圆形分布输出模式,且有较好的光束质量;棱宽不小于0.4 mm,二面角误差在-40′~10′之间时,光斑为TEM 03阶横模,光场呈六瓣分布;当角锥镜棱宽为0.4 mm、二面角误差为3′,腔长从30~90 cm范围内增加时,该谐振腔输出的激光模式从TEM 03转换成TEM 10.     

半导体激光Fabry-Perot干涉波长的微位移测量仪

摘要设计了一种基于Fabry-Perot干涉波长测量仪.这种测量仪使用两个Fabry-Perot干涉腔,其中一个作为测量腔、另一个作为参考腔,测量腔的一个反射面与被测对象安装在一起,参考腔的一个反射面与压电陶瓷安装在一起.根据透射光谱中心波长与其干涉腔长之间的关系,当参考腔与测量腔的透射光谱中心波长完全重合时,对纳米级微位移实现实时测量.光源采用半导体激光器,可获得所需要的波长值和波长变化范围.实验结果表明,这种测量仪测量误差不大于1.5 nm,该精度可以满足精密机械加工、光电子和微电子加工以及纳米级测量技术等领域的精度要求.     

Observation of self-oscillation in ring cavities with sodium vapor phase conjugate mirrors

We present two kinds of ring cavities with phase conjugate mirrors. One cavity requires a tuning condition while the other one can oscillate independently of the cavity length. Both cavities have been experimentally studied using a sodium vapor phase conjugate mirror. Oscillations occur without any other gain medium inside the cavity. A strong correlation between the beams propagating in opposite directions in the cavity is observed.     

Achieving strong doubling power by optical phase-locked Ti:sapphire laser and MOPA system

We show two external cavity-enhanced second-harmonic generations of 922 nm with periodically poled potassium titanyl phosphate crystal,whose doubling cavities are locked separately with Hansch-Couillaud and intra-modulation methods.The outputs of second-harmonic generation reach 310 mW,54.8%of the conversion efficiency from the Ti:sapphire laser with the crystal length of 10 mm,and 208 mW,59% of the conversion efficiency from the MOPA system with the crystal length of 30 mm.It consists of heterodyning the Ti:sapphire laser and the MOPA system,and compares the phase of the beat frequency signal with the phase of a reference RF local oscillator.The resulting phase error is used as a feedback signal and fed back to the reference cavity of the Ti:sapphire laser to lock the two lasers in phase.A stable blue power of 520 mW is obtained,which supplies enough power for the cooling and trapping step of the strontium (Sr)optical lattice clock.Four stable isotopes of Sr, 84 Sr, 86 Sr, 87 Sr,and 88 Sr,are detected by probing the laser during a strong 460.7-nm cycling transition(5s 21 S0?5s5p 1 P1).     

漫反射立方腔单次反射平均光程的理论和实验研究

根据Beer-Lambert定律可知,增加气体池的有效光程是提高气体监测灵敏度最直接而有效的途径.通过实验研究和分析,漫反射立方腔作为气体池能显著地增加有效光程,因此研究其内部的光线传播规律具有重要意义.基于对漫反射立方腔内光线传播规律的理论分析,得到了单次反射平均光程的理论值,建立了漫反射立方腔内光线传播的理论近似模型,并通过有限元法仿真获得了单次反射平均光程的模拟值.利用可调谐二极管激光吸收光谱技术得到了立方腔的有效光程,间接求得了单次反射平均光程的实验值.对理论值、模拟值和实验值进行比较分析,验证了理论近似模型和有限元法仿真的准确性和稳定性.     

How the cross-sectional discontinuity between ear canal and probe affects the ear canal length estimation

Many ear canal probes both deliver and measure sound via narrow tubes. This study investigates the effect of the cross-sectional discontinuity at the interface between ear canal models and the connecting tubes of a commercially available otoacoustic emission probe on the "acoustically" estimated cavity lengths. Rigid cavities having the same length but different diameters were produced, and modeled by the finite element method. Cavities with a diameter larger than 8 mm had acoustic lengths that considerably overestimated the real geometry. A length correction was derived, which, in most applications, compensates for the measurement errors emerging from the discontinuity effects.     

基于NICE-OHMS技术进行大气压气样直接检测的理论分析

噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)是目前世界上最灵敏的激光吸收光谱技术,其在低压环境中具有极高的探测灵敏度。然而当测量样品处于大气压时,NICE-OHMS系统的探测灵敏度会大幅下降。主要原因之一是大气压下获取最大NICE-OHMS信号幅度的条件与低气压下不同。通过对大气压NICE-OHMS理论进行分析,分析了影响信号幅度的参数,并通过数值模拟来寻找最佳的实验条件。本文着重讨论影响信号的主要参数包括光学腔腔长L,调制系数β,探测相位θ。其中,由于在NICE-OHMS中使用DeVoe-Brewer技术将调制频率ν_m锁定到Fabry-Parot(FP)腔的自由光谱区(FSR)。因此FP腔的腔长决定了ν_m,同时还作用于信号幅度S■。模拟结果显示,当腔长增大时,由于ν_m随之减小,载波和边带的光谱成分相互重叠部分增大,因此线型函数的幅度逐渐减小。而吸收信号幅度随着腔长的增加而逐渐增加,色散信号幅度先增大后减小,并且在腔长等于8 cm时达到最大值。调制系数β会影响频率调制后激光载波和边带的幅度大小,并且影响信号线型。随着腔长的增加,最大信号幅度对应的β值也随之增加。在相同腔长下,色散信号的最佳β值小于吸收信号,更容易使用电光调制器实现。最后分析了参数的可实现性,分析了不同种类激光器的频率调谐能力,压电陶瓷的扫描宽度等。以乙炔气体为例,大气压下NICE-OHMS的谱线半宽达到~3 GHz,而光谱覆盖范围大于10 GHz。分布反馈式半导体激光器(DFB)与外腔二极管激光器(ECDL)的频率调谐范围可以达到30 GHz以上,但是由于激光线宽宽,得到的PDH锁定性能欠佳。回音壁模式激光器(WGM)和掺饵光纤激光器(EDFL)线宽为百Hz量级,是目前高灵敏NICE-OHMS系统中常用的光源。但是WGM目前可以实现了5 GHz的激光频率调谐范围,而EDFL的外部电压可控制的调谐范围仅为3 GHz。使用精细度为55000的腔进行模拟,调制系数β=1,腔长大于8 cm时,可使用WGM激光器实现,腔长大于25 cm时,可以使用EDFL激光器实现。而对于在设计光学腔中常用的伸缩长度为25μm的PZT,随着腔长的增加,对应的腔模频移范围逐渐减小,在腔长为典型的40 cm时,扫描范围大于12 GHz。     

两重外腔的自混合干涉及其信号分析

提出了具有两重外腔的自混合干涉。根据半导体激光器的自混合干涉理论，研究了两重外腔自混合干涉模型，及其信号的调制和解调方法。该方法用一个附加的参考反射镜在半导体激光器(LD)和目标间形成两重外腔，参考外腔用于补偿光学频率涨落引入的相位误差。用快速傅立叶变换相位探测技术(FFT)分析自混合干涉信号。运用这些方法，可提高相位测量精度，在微光机电系统、光学工程和其他工程应用上有潜在的实用价值。     

振动不敏感球形光学参考腔研究

本文主要研究用于超稳激光研制的实验室内水平放置的球参考腔的振动敏感度问题.研究了支撑点高度和支撑面积对腔长变化的影响,并讨论了加速度大小的变化对腔长变化的影响.在支撑点完全固定的情况下,振动敏感度被降低到3.0×10-10/g以内.通过大量的数值模拟获得了球参考腔的最佳支撑位置.根据优化的结果提出了这种切割球参考腔放置平台的方案.考虑了加工误差、近水平放置和非对称支撑对参考腔振动敏感度的影响,定量地给出了这三种因素引起的腔长改变量,而且讨论了二阶效应对腔长变化的贡献.     

Enhanced EPR sensitivity from a ferroelectric cavity insert.

We report the development of a simple ferroelectric cavity insert that increases the electron paramagnetic resonance (EPR) sensitivity by an order of magnitude when a sample is placed within it. The insert is a hollow cylinder (length 4.8 mm, outside diameter 1.7 mm, inside diameter 0.6 mm) made from a single crystal of KTaO(3), which has a dielectric constant of 230 at X-band (9.5 GHz). Its outside dimensions were chosen to produce a resonant frequency in the X-band range, based on electromagnetic field modeling calculations. The insert increases the microwave magnetic field (H(1)) at the center of the insert by a factor of 7.4 when placed in an X-band TM(110) cavity. This increases the EPR signal for a small (volume 0.13 microL) unsaturated nitroxide spin label sample by a factor of 64 at constant microwave power, and by a factor of 9.8 at constant H(1). The insert does not significantly affect the cavity quality factor Q, indicating that this device simply redistributes the microwave fields within the cavity, focusing H(1) onto the sample inside the insert, thus increasing the filling factor. A similar signal enhancement is obtained in the TM(110) and TE(102) cavities, and when the insert is oriented either vertically (parallel to the microwave field) or horizontally (parallel to the DC magnetic field) in the TM(110) cavity. This order-of-magnitude sensitivity enhancement allows EPR spectroscopy to be performed in conventional high-Q cavities on small EPR samples previously only measurable in loop-gap or dielectric resonators. This is of particular importance for small samples of spin-labeled biomolecules.