一种结合增益耦合分布反馈光栅的多模干涉波导半导体激光器的研制

半导体激光器是现代通讯领域的核心器件.研究和开发具有高稳定性、高功率、高光束质量、窄线宽的单模半导体激光器是目前半导体激光器研究领域的一个重要的研究方向.本文在窄脊型边发射半导体激光器的结构基础上,提出并研制了一种在980 nm波段附近的利用有源多模干涉波导结构作为激光器的主要增益区,利用增益耦合式分布反馈光栅对激光器的纵向模式进行调制的新型边发射半导体激光器芯片结构.通过对比实验可以看出,这种激光器相较于一般的分布反馈式半导体激光器,其具有更高的斜率效率和输出功率;而相较于一般的多模干涉波导激光器,这种激光器具有更高的光束质量和更好的稳定性.同时,由于在芯片设计和制造过程中采用了表面刻蚀形成的高阶分布反馈光栅,这种激光芯片的制造无需二次外延,只需要微米量级精度的i线光刻即可实现,是一种制备工艺较为简单、制造成本较低、利于商用量产的芯片结构.     

流动注射-分光光度法测定天然产物对酪氨酸酶活性的影响

建立了一种快速、灵敏且高精度的流动注射-分光光度法用于研究天然产物对酪氨酸酶活性的影响。此方法基于一定介质条件下L-3,4-二羟基苯丙氨酸(L-DOPA)在酪氨酸酶的作用下,发生氧化生成棕褐色多巴醌,其最大吸收峰位于475 nm处,而酪氨酸酶抑制剂能降低酶促反应速度,减少多巴醌形成的量,从而降低475 nm下的吸光度值,形成倒峰。在优化实验条件下,半抑制浓度的曲酸抑制酪氨酸酶活性测定相对标准偏差(n=10)为0.036%,与分光光度法和酶标仪微量法相比,精密度提高了10倍以上。咖啡酸对酪氨酸酶有较强的激活作用,对二酚酶相对激活率达到50%时的浓度(IC50)为0.170 mmol/L;薰衣草花水相提取物具有较强的抑制活性,其IC50值为0.96 mg/m L。与分光光度法及酶标仪微量法相比,流动注射-分光光度法精密度高,重复性好,适用于天然产物对酪氨酸酶活性影响的测定。     

透明导电薄膜ITO对浅面浮雕VCSEL的影响

对于顶面出光的浅面浮雕VCSEL结构,有源区的电流密度分布的不均性制约着单模稳定性的提高。为此,提出了一种新型结构:氧化铟锡透明导电薄膜(ITO)浅面浮雕VCSEL。该结构不仅能够增大高阶模式的阈值增益,还能够提高基模的增益,实现基模对高阶模式的稳定抑制。研究了ITO的厚度对阈值增益的影响及ITO对VCSEL有源区电流密度分布的影响。研究结果表明:在ITO的厚度为半波长的整数倍时,基模对高阶模式的限制作用最强;ITO通过改善VCSEL有源区的电流密度分布,达到了增大基模的增益和降低高阶模式增益的目的,同时还降低了串联电阻和外电压。     

大功率垂直腔面发射激光器的相干性测量与分析

通过有机化学气象沉积(MOCVD)技术在n型GaAs衬底上生长制作了发射波长为850nm的VCSELs4×4列阵器件,介绍了VCSELs的制作工艺流程.对器件进行了相干性测量,计算了干涉条纹可见度,分析了影响干涉条纹可见度的因素.     

808 nm大功率半导体激光器阵列的优化设计

 采用激射波长为808 nm的GaAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制单量子阱结构外延片,制备了沟道深度不同的半导体激光器阵列,并对载流子分布进行理论分析和模拟。理论和实验结果表明：引入脊形台面和隔离沟道后,激光器阵列的输出功率、电光转换效率、斜率效率和光谱特性均有显著提高。随着沟道的加深,对电流侧向扩散的限制作用增强,从而提高了阵列性能。     

基于双增益芯片合束的超宽带可调谐中红外激光器

设计了一种基于双增益芯片合束的超宽带可调谐中红外激光器,该激光器以Littrow结构为基础,采用中心波长分别为4.0μm和4.6μm的两个量子级联增益芯片提供光增益,通过4.2μm低通高反分束片合束后,将增益光入射到300 lines/mm的闪耀光栅形成光反馈,两个量子级联增益芯片通过交替互补的工作方式实现了3～5μm的超宽谱调谐。在25℃温控和303 mA注入电流下,该激光器在34.54°～46.50°的闪耀光栅旋转角度下工作,波长调谐范围为3779～4836 nm（包括179 nm波长调谐空白区间）,最大输出光功率为14.12 mW,边模抑制比为20 dB。该激光器具有结构紧凑、调谐范围超宽的优点,可为研制便携式模块化的中红外激光器提供参考。     

载银二氧化钛纳米管表面pH敏感膜构建及其抑菌特性

采用表面涂覆硅烷偶联剂KH550、两步光接枝、阳极氧化等方法,在钛表面成功制备出一种pH型敏感膜覆盖的载银二氧化钛（TiO₂）纳米管阵列。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱分析（EDS）、原子吸收光谱（AAS）对该pH敏感膜覆盖的载银TiO₂纳米管阵列理化性能进行了表征,采用抑菌环实验定性考察了样品的抗菌特性,并计算其抑菌率。结果表明,含银离子溶液在毛细管力作用下大量进入TiO₂纳米管中,并在pH型敏感膜的调控下,使银离子在不同pH环境下具备不同的释放行为,从而达到良好的控释效果;载银TiO₂纳米管的抑菌率与银离子负载量成正比,且抗菌性能持久。     

百瓦级高亮度光纤耦合半导体激光模块的研制

用3只976 nm半导体激光短列阵作为子模块,研制出连续工作的百瓦级高亮度光纤耦合模块。首先,利用光束转换器将每个半导体激光短列阵进行光束整形;然后采用空间复用技术将3个半导体激光短列阵在光参数积小的方向上叠加,并利用倒置伽利略望远镜作为扩束器进一步压缩发散角;最后利用优化结构的透镜组将激光聚焦到芯径200 μm,数值孔径为0.22的光纤中。测量结果显示:聚焦后激光的发散角为24.8°,焦平面的光斑尺寸为175.2 μm;耦合后测量光纤出光功率可达107 W,对应亮度为2.23 MW/(cm²·sr),达到了国内利用列阵进行光纤耦合的领先水平;在工作电流为52.5 A时,电光转换效率为43.1%,远高于全固态等激光器;最后测量本模块在不同驱动电流时的光谱,并以此计算出模块的热阻为1.29 K/W,说明它的散热性能良好。结果表明,本光纤耦合模块适合应用于泵浦光纤激光器、医疗和激光加工等领域。     

NaYF4 微晶与纳米晶中晶相对Tb3+ -Er3+ 耦合对下转换的影响

实验研究了晶相对下转换的影响。Tb³⁺ -Er³⁺ 耦合对将一个紫外光子(Tb³⁺ 的⁷F₆→⁵L₁)294 nm 剪裁成800 nm (Er³⁺ 的⁴I_9/2→⁴I_15/2) 和467 nm (Tb³⁺ 的⁵D₄→⁷F₆) 两个都能被GaAs 太阳能电池吸收的低能光子。采用水热法制备了NaYF₄六角相微晶和立方相纳米晶粒子,六角相由于具有热力学稳定性和有序的排列结构而更有利于量子剪裁过程的发生,相反在立方相结构中没有发现量子剪裁现象。分别采用294 nm 和355 nm波长的光对六角相NaYF₄进行激发,从发射光谱可以看出,下转换的实现是通过一个交叉弛豫过程完成的。实验结果表明,与熔融法相比,用水热法制备的NaYF₄ 的量子产率明显降低。     

适用于金属薄板焊接的柔性光纤耦合半导体激光加工光源

研制了一种单光纤耦合的柔性半导体激光加工光源,该光源由20个传导热沉封装的激光列阵以线阵合束方式耦合而成,在大通道工业水冷条件下,从600 μm芯径、NA为0.2的光纤中连续输出907 W功率,输出光束质量为47 mm·mrad,最终达到工件表面的功率密度为3.21×10⁵ W/cm²,最大插头效率达39%。该激光光源具有直接应用在金属薄板焊接的潜力。