高能激光技术进展与面临的挑战

文章分析和比较了几种高能激光器技术发展现状和面临的挑战,以及各自可能适用的范围.特别对二极管抽运固体激光器和光纤激光器的几种束相干合成方法和光束质量评价方法进行了分析和讨论.二极管抽运固体激光器和光纤激光器近十年来异军突起,被人们看作是继化学激光器后的第二代高能激光器.光纤激光器进展要比二极管抽运固体激光器滞后5到10年.对几十万瓦以上的激光器来说,在相当长的时间内仍然要靠化学激光器.     

高能掺镱离子光纤激光器的研究

从激光器的速率方程出发,对光纤激光器的工作原理以及输出特性进行了研究,得到了光纤激光器在稳态条件下阈值条件和激光器输出功率的表达式.利用数值模拟结果对光纤激光器基本参量进行分析和论证.为光纤激光器的优化设计提供理论依据.并提出了全光纤型光纤激光器的实验方法.获得了最大功率7.5 W、波长1080 nm、峰值半宽0.11 nm的连续单模激光输出.     

线性调频半导体激光器自混频干涉理论模型

使用半导体激光器在弱反馈条件下的动力学理论,建立了线性调频半导体激光器的自混频干涉理论模型.基于该模型,分析了激光器振荡频率偏移与输出功率变化特性.通过测量激光器输出功率谱,可以得到激光器前端面与被测目标之间的距离.     

固体激光器的灯泵浦和二极管泵浦方式比较

对固体激光器的灯泵浦和二极管泵浦方式进行了比较,详细分析了不同类型的固体激光器所适用的泵浦方式.指出二极管泵浦固体激光器是今后固体激光器的发展趋势.     

激光器驱动和激光器之间的高速连接

光纤接入网以其高速度,大容量、低功耗等优点,成为接入网的重要发展方向,低成本的高速光发射机成为光纤接入的一个关键.相对于外调制激光器.直接调制激光器因为调制简单、成本低,成为光发射机的首选方案.激光器和激光器驱动之间高速的连接,是实现直接调制光发射机的关键技术之一.理论分析了激光器驱动器输出的偏置电流和调制电流之间的关系,得出了实现偏置电流和调制电流稳定的条件.分析了激光器和激光器驱动之间高速连接存在的问题,选择电容耦合的方式,利用高速印刷线路板(PCB)布线技术,实现了 2.5 Gb/s的直接调制激光器的研制.     

LD抽运Cr,Tm,Ho:YAG微片激光器单纵模运转特性的研究

研究了LD抽运的单纵模Cr,Tm,Ho:YAG微片激光器,激光器厚度为1mm,在用波长785nm的LD进行端面抽运时,激光器阈值为1060mW,单纵模激光最大输出功率为31mW. 对激光器输出功率随温度变化特性进行了研究,验证了CTH:YAG晶体的温度敏感性. 还研究了激光器的温度调谐特性,实验测得激光器的温度调谐系数为1.4GHz/℃.     

后腔镜对掺镱双包层光纤激光器输出特性影响研究

使用国产掺镱双包层光纤搭建了双包层激光器实验系统.将透射率不同的反射镜作为后腔镜进行了激光器输出激光光谱和功率测量.根据激光器数学模型和增益理论,分析了实验中后腔镜参量对激光器输出特性的影响,并深入讨论了后腔镜透射率与激光器输出波长之间的关系.实验表明：后腔镜与激光器输出激光功率和波长紧密联系,通过调节后腔镜的透射率可以优化系统的输出激光特性.     

LD抽运Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器单纵模运转特性的研究

研究了LD抽运的单纵模Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器,激光器厚度为1?mm,在用波长785?nm的LD进行端面抽运时,激光器阈值为1060?mW,单纵模激光最大输出功率为31?mW. 对激光器输出功率随温度变化特性进行了研究,验证了CTH∶YAG晶体的温度敏感性. 还研究了激光器的温度调谐特性,实验测得激光器的温度调谐系数为14?GHz/℃. 关键词： 激光光学 CTH∶YAG微片激光器 LD抽运 单纵模运转     

电流调制半导体激光器的混沌及其同步

研究了电流调制半导体激光器的混沌及其同步.通过数值计算系统的最大Lyapunov指数随调制强度的变化情况,确定了激光器处于混沌态的参量区间.利用差值耦合与和值耦合两种方案实现了两激光器的混沌同步.两激光器相关系数的数值计算表明,两种方案的同步效果都很好,而和值耦合更易于实现两激光器的同步.以标准化系数为例,分析了两激光器参量不匹配对混沌同步的影响,当标准化系数的偏差保持在小范围内时,两激光器仍可达到较好的同步,而差值耦合同步的鲁棒性优于和值耦合.     

光纤激光器自混合干涉效应研究

针对光纤激光器自混合干涉传感应用,研究了光纤激光器自混合干涉特性,运用四镜法布里-珀罗腔模型对掺铒线形腔光纤激光器自混合干涉效应进行了理论分析,对不同反馈水平下的自混合干涉信号进行了数值模拟,获得了光反馈条件下光纤激光器输出特性.外腔长度的改变会调制激光器的输出强度,外腔长度变化半个波长,对应一个干涉条纹,弱反馈条件下,由反馈引起的激光器的频率变化可以忽略.设计了基于光纤激光器的自混合干涉实验,实验结果和理论分析相符合.此研究结果为进一步开展光纤激光器的自混合干涉传感应用研究奠定了理论与实验基础.     

激光机器人焊接

许多读者将会亲眼见到用He-Ne激光器或类似气体激光器发出的细单色激光束描绘的图案(这种激光器的输出功率通常只有几个毫瓦).在制造工业中常常要求高得多的平均输出功率和运行效率.在电磁辐射谱近红外波段运行的电激励激光器可满足这种要求.这样的激光器有Nd:YAG(1μm)激光器,CO2(10μm)气体分子激光器和CO(5μm)激光器,这些激光器都发射高度定向的辐射束.虽然激光器的物理原理早在60年代就清楚了,但是把它们应用到工业加工的研究只是近来才迅速发展起来,特别是在德国和日本.“高科技”激光车间现已常规地应用了Nd:YAG和CO2激光器,…     

基于光电反馈的激光混沌并联同步系统研究

提出了基于光电反馈的激光混沌并联同步方案,对可能存在的两种同步——广义同步和完全同步进行了研究,着重讨论了激光器内部参数失配对发射与接收激光器之间以及并联接收激光器之间同步特性的影响.研究结果显示：在一定范围内,同样的内部参数失配下,并联接收激光器之间的同步效果明显优于发射激光器与接收激光器之间的同步效果. 关键词： 半导体激光器 混沌同步 光电反馈 参数失配     

波长可调谐取样光纤光栅激光器的输出特性研究

建立了具有两个取样周期略有不同的取样光纤光栅反射镜的Vernier波长调谐机制的光纤分布布拉格反射式激光器的数值仿真模型,对激光器的输出特性进行了分析. 研究了激光器输出特性随着激光器前后光栅反射镜波长以及前后光栅反射镜反射率的变化关系. 提出了对两取样光栅反射率的优化配置方案,可以使输出激光的边模抑制比有所提高;同时对波长调节方式也进行了探讨;进行了实验研究. 关键词： 取样光纤光栅 光纤激光器 波长可调谐激光器     

C-C转移放电泵浦XeCl准分子激光器能量沉积特性的分析

本文报道了一台使用UV自动预电离,C-C转移放电泵浦的XeCl准分子激光器,并且以激光器放电信号和输出激光信号的同时测量结果为依据,分析了激光器放电的能量沉积过程.可为设计同类型准分子激光器提供一些参考数据.     

分布反馈光纤激光器弯曲特性的实验研究

为了研究分布反馈光纤激光器的弯曲特性,对光纤激光器输出波长和弯曲半径的关系进行了理论分析和实验研究.理论分析表明,光纤激光器输出波长变化量与弯曲半径平方的倒数为线性相关,并且随着弯曲半径的增大布拉格波长向短波长方向移动|实验中通过对3支不同波长的光纤激光器在弯曲半径分别为10 mm、20 mm、90 mm时输出波长的测量,验证了理论分析的正确性.实验中采用参考光纤激光器法排除环境干扰,对光纤激光器的激射功率进行了耐弯曲测试,并验证了光纤激光器斜率效率优越的抗弯曲特性.结果表明,在测试的32天内,待测光纤激光器激射功率变化量均小于2 dB,为分布反馈光纤激光器做为弯曲类传感应用的研究提供了重要的参考依据.     

双包层掺Yb3+光纤激光器的关键技术

大功率光纤激光器作为第三代激光器的代表,在激光加工和激光武器方面有着重要应用.介绍了掺Yb3+光纤激光器的发展历程,理论上分析了光纤激光器的泵浦阈值和输出功率,讨论了实验过程中涉及到的大功率LD泵浦、光纤耦合和双包层光纤等关键技术,为同类激光器的改进设计和深入研究提供参考.     

延迟光反馈VCSEL的混沌动力学特性

根据延迟光反馈垂直腔面发射半导体激光器动力学模型,数值模拟了激光器的混沌动力学特性,分析了外腔长度和光反馈强度对激光器混沌动力学特性的影响.结果表明:外腔较短的激光器,经过混沌区后仍会回到锁频状态|外腔较长的激光器,经过混沌区后不是进入锁频状态而是回到周期1.取定激光器外腔长度为3.0 cm,使反馈强度由小增大,得到激光器由倍周期分岔进入混沌的过程,并在混沌区中出现周期12窗口.本文对混沌保密通信的实际应用具有一定的理论参考价值.     

半导体激光器输出功率的线性特性研究

本文从理论上研究了半导体激光器输出功率的线性特性.通过求出半导体激光器多模速率方程组的隐式解析解,我们获得了半导体激光器输出功率对电流的一阶至三阶导数的解析表达式.在此基础上,我们模拟了半导体激光器的输出功率和输出功率对电流的一阶至三阶导数随电流的变化曲线.     

减反膜外腔半导体激光器特性的研究

研究了镀减反膜GaAs半导体激光器在Littrow 式外腔结构中的输出特性.采用电流补偿技术,得到了约30 GHz的连续无跳模调谐范围.利用外差拍探测技术获得激光器输出线宽约为120 kHz.还研究了激光器的强度噪声分别随着电流与波长变化的特点并对此进行了分析.该类激光器可以广泛应用在冷原子物理、激光光谱以及量子光学等许多领域. 关键词： 减反膜 半导体激光器 线宽 强度噪声     

半导体激光器速率方程的参数提取(特邀)

重新评估了常见半导体激光器参数提取方法中近似条件的适用性,提出更加通用的方程进行半导体激光器速率方程的参数提取.以分布式反馈激光器芯片为例,利用小信号频率响应曲线(S21)准确提取了半导体激光器谐振频率fr与阻尼因子γ,结合激光器的光功率-电流(P-I)响应曲线,即可计算出半导体激光器速率方程的各个参数.对比之前的参数...