多横模垂直腔面发射激光器及其波长特性

基于氧化限制型内腔接触垂直腔面发射激光器(VCSEL) 结构设计, 研究了VCSEL的多横模分布及其模式波长分裂特性与氧化孔径尺寸、形状的关系. 在实验基础上, 通过建立有效折射率模型, 并利用标量亥姆霍兹方程的迭代算法理论, 分别对椭圆形氧化孔径和圆形氧化孔径VCSEL的横向模式特性进行模拟研究, 计算得到不同形状孔径的多横模光场分布情况, 同时测量得到高阶横模多频输出光谱. 研究发现, 椭圆氧化孔形状不仅影响横模分布特性, 还会导致每个模式的波长产生分裂, 分裂值可达0.037 nm. 同时, 随着氧化孔径的增大, 波长分裂影响会逐渐减小, 直至趋近于圆形氧化孔径的分布特性. 研究结果为进一步实现氧化限制型VCSEL的多横模锁定提供了有益参考和借鉴.     

有限孔径相位共轭谐振腔(PCR)中各阶横模特性的研究——Ⅱ.PCR中横模的基本性质

本文在前文(Ⅰ)的基础上进一步揭示了轴对称PCR的“准等价关系”和“非对称性质”,并进行了初步的系列计算(计算了约66个轴对称PCR中的数百个横模),将所得结果与普通激光腔中的相应结果作了比较,在上述讨论与比较的基础上,本文总结了PCR中横模的基本性质,据此,人们可以对前文所讨论的这类简单PCR,包括各种几何结构不同的腔中各阶横模的性质,作一些粗略的估计。     

上海光机所高功率拉曼光纤激光器研究取得进展

<正>近期,中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心冯衍研究员领衔的课题组,在高功率拉曼光纤激光器研究中取得新进展。提出了一种镱-拉曼集成的光纤放大器结构,有效地解决了拉曼光纤激光器功率提升的主要技术瓶颈问题,在1120 nm波长,首次获得580 W的单横模线偏振拉曼光纤激光和1.3kW的近单模拉曼光纤激光输出。近年来,高功率光纤激光器发展迅速。     

1550 nm毫瓦级单横模垂直腔面发射半导体激光器

报道了国内首次实现出光功率达到毫瓦量级的单横模1550 nm波段垂直腔面发射半导体激光器(vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL).设计了基于InAlGaAs四元量子阱的应变发光区结构;设计并制备了具有隧穿特性的台面结构,实现了对载流子空穴的高效注入及横向模式调控;采用半导体分布式布拉格反射镜与介质反射镜结合的方式制备了1550 nm VCSEL的反射镜结构. VCSEL中心波长位于1547.6 nm,工作温度为15℃时最高出光功率可达到2.6 mW,最高单模出光功率达到0.97 mW,最大边模抑制比达到35 dB.随着工作温度增加,激光器最高出光功率由于发光区增益衰减而降低,然而35℃下最大出光功率仍然可以达到1.3 mW.激光器中心波长随工作电流漂移系数为0.13 nm/mA,并且激光波长在单模工作区呈现出非常一致的漂移速度,在气体探测领域具有很好的应用潜力.本研究为下一步通过高密度集成获得高功率1550 nm VCSEL列阵奠定了基础.     

二极管激光侧泵浦单横模100Hz电光调Q激光器

介绍了二极管激光侧泵浦单横模１００Ｈｚ电光调Ｑ激光器的实验结果。泵浦源为一个线阵准连续１００Ｗ二极管激光器，激光工作介质为ＮｄＹＡＧ薄梯形板条，板条与泵浦源间用柱透镜耦合，ＫＤ＊Ｐ电光晶体调Ｑ。在１００Ｈｚ重复频率下，获得单脉冲能量２．３７ｍＪ，脉宽小于７ｎｓ，光束质量因子Ｍ２＝１．１的１．０６μｍ激光，光－光效率为８．５％，斜效率为１８．７％。     

无源空心波导谐振腔横模模式的竞争与转换

本文提出并采用非对角化的分析法研究无源空心波导谐振腔横模模式间的竞争与转换。从计算EH_(1m)类波导本征模在腔内的转换矩阵中发现:在模式的传输过程中,存在着横模模式间的相互转换,而且其互换的能量不相等。在一定的腔设计条件下,会出现高阶横模向低阶横模的能量净流动,这有利于谐振腔横模模式的选择和基模输出功率的提高。     

注入电流引起质子轰击VCSEL中的模式竞争

为了分析质子轰击垂直腔面发射激光器(VCSEL)中注入电流引起的激光模式竞争过程,在三维空间中对VCSEL激射后光电热进行了研究。给出仿真光电热的方程之后,在室温连续工作条件下,对电流孔半径r为4μm、阈值电流Ith为4.5 m A的VCSEL进行自洽求解。当注入电流Iin分别为5.0,5.5,6.0 m A时,得到了对应的外加电压和输出光功率,并绘制了VCSEL的电势、注入电流、载流子、光场和热场的空间分布,给出了连续工作下输出光功率随注入电流变化的曲线。仿真结果表明:随着注入VCSEL中的电流增加,电流密度增大,激光的横向基模和横向一阶模式同时增强。横向一阶模式增加的强度及扩展的范围大于横向基模,激光输出能量逐渐向横向一阶模式过渡,横向模式竞争的同时产生载流子空间烧孔,因此在电流孔半径r≥4μm的VCSEL中,连续工作激光模式不稳定。     

理论研究电流注入对垂直腔面发射激光器多横模行为的影响

从包含时空变量的速率方程出发,针对弱折射率导引垂直腔面发射激光器(VCSELs),利用空间积分法分析了典型电注入参数对VCSELs多横模行为的影响,在不降低模型准确性的前提下提高了仿真效率。仿真结果表明,注入盘孔径和注入环越小、注入强度越低以及电流扩散越弱时,VCSELs更易实现单横模工作;反之,VCSELs高阶横模开始出现并呈现较强的模式竞争,引发了载流子空间烧孔效应,并导致基模强度降低。进一步得出,在环形注入方式下,高阶模式更容易出现且彼此间的竞争较盘形注入时强。     

全固态高功率连续单横模Nd:YVO4/LBO绿光激光器

报道了激光二极管泵浦的高功率连续单横模绿光激光器。考虑到激光晶体因吸收泵浦光而产生的热透镜效应,我们选择低掺杂浓度Nd:YVO4激光晶体,设计了V字型热不灵敏折叠式驻波谐振腔,利用I类非临界相位匹配LBO非线性晶体,当泵浦功率为23 W时,得到7 W单横模532 nm绿光输出功率,光-光转化效率为33%,长期功率稳定性优于1.6%(自由运转3小时)。     

一种新型皮秒单横模Nd:YAG倍频激光器

西安光机所瞬态光学技术国家重点实验室全息测量技术组研制成功的新型"皮秒(ps)单横模Nd:YAG倍频激光器"于4月15日通过验收专家组和我所质检部门检测验收,已交付用户单位使用。6月19日通过用户现场测试,参数与所内验收测试结果相同。