用于光频传递的通信波段窄线宽激光器研制及应用

通信波段窄线宽激光器在基于光纤的光学频率传递中有着重要应用. 本文报道了1550 nm超窄线宽光纤激光器的研制及其在光学频率传递中的初步应用结果. 利用一台激光光源, 分别锁定到两个参考腔上(精细度分别为344000和296000), 锁定后经拍频比对测得单台激光线宽优于1.9 Hz, 秒级频率稳定度为1.7×10^-14, 优于国内同类报道. 将研制的超窄线宽激光器用于光纤光学频率传递, 在50 km光纤盘上实现了 7.5×10^-17/s的传递稳定度, 较采用商用光纤激光器提高了3.2倍.     

宽波长范围窄线宽波长连续可调的光纤激光器

研制了一种宽波长范围窄线宽波长连续可调的光纤激光器,激光器基于环形腔结构,采用980nm的半导体激光器作为泵浦源,掺铒光纤作为增益介质,使用一段未泵浦的保偏掺铒光纤作为饱和吸收体压窄线宽。使用光纤法布里-珀罗滤波器作为选频器件,通过调节光纤其驱动电压实现光纤激光器的波长扫描。利用激光器的相干长度与干涉仪干涉条纹的关系动态测量激光器的光谱线宽,最终得到了扫描范围为1515.1～1588.6nm,线宽小于0.025nm的波长连续可调的光谱输出。     

窄线宽光纤激光器进展

详细介绍采用光纤光栅获得窄线宽光纤激光器的各种技术,并讨论获得单模激光输出以及提高功率输出的方法。介绍了目前的最新进展,尤其是镱铒共掺磷酸盐玻璃DBR光纤激光所获得的最新数据,激光功率200mW,线宽1．75kHz。对光纤掺杂、光敏性以及光栅刻写等关键技术也进行了探讨。还重点介绍了作为应用之一的高功率激光系统前端种子源。     

超窄线宽激光——激光稳频原理及其应用

自从20世纪激光发明以来,激光的应用已经深入到我们生活的各个方面,如光刻机、激光3D打印、激光医疗、大型激光干涉引力波探测等。在科学研究上,激光是一种不可或缺的重要光源,它以其优异的光谱特性被应用于许多研究领域,尤其是超窄线宽的高稳定度激光可以作为一双独特“眼睛”,能够用来观察原子分子的微观物理世界。如果以这种高稳定度激光来探测原子或离子的光谱特征,并将激光频率锁定在原子或离子的能级跃迁上,能形成计时无比精准的“光学原子钟”。这种新型的时钟具有前所未有的计时精度,它的累积误差将可以做到从宇宙起源(137亿年前)至今仍小于1秒！获取这种超窄线宽的高稳定度激光是一项关键且非常重要的技术,文章详细介绍了该项技术的发展历程和基本原理,以及它的几项重要的用途和前沿进展。     

半导体激光器的线宽压窄及频率连续调谐

我们利用共焦F—P腔光学弱反馈技术，实现了单模GaAlAs半导体激光器线宽压窄、频率锁定及连续调谐。其线宽从自由运转时的10MHz被压窄到45kHz，并可将频率锁定于共焦F—P腔。实验证明，在弱反馈情况下，激光器的频率连续调谐范围与共焦FP腔的光强反馈量近似成正比，实现了在铷原子D2线附近1．2GHz的频率连续调谐，     

二波混频高功率单频窄线宽光纤激光器

设计并制造了一种基于二波混频的高功率单频窄线宽光纤激光器.激光器采用长线形腔结构,以Er3+/Yb3+双包层光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈注入,与腔内振荡激光混频干涉,形成分布的增益光栅与折射率光栅共同作用选模,获得稳定的1550.63 nm单频高功率激光输出.在975 nm多模激光二极管(LD)抽运下,激光...     

基于MI自零差法的窄线宽激光器线宽测量

提出了基于迈克尔逊干涉仪的延时自零差法,讨论了该方法测量激光线宽的原理.搭建了线宽测量系统,对窄线宽激光器的线宽进行了测量.测量系统运用数据采集卡获取拍频信号,通过软件算法分析拍频信号自功率谱半峰值宽度实现激光线宽测量.实验测得RIO公司某型窄线宽激光器的线宽为2.7kHz,与该激光器的标称线宽相符合.同时对另一台激光器不同输出光功率下的线宽进行测量,结果表明其线宽和功率成反比关系,进一步验证了基于迈克尔逊干涉仪的延时自零差法测试的准确性.     

高功率窄线宽光纤激光器的研究进展

近年来,光纤激光器得到了快速发展,且逐步应用于多个领域,功率的进一步提升仍然是光纤激光器的研究热点,光束合成是实现功率提升的重要手段,光束合成要求子光束为窄线宽光纤激光器,因此窄线宽光纤激光器的研究对光束合成功率的提升有重要意义。本文对窄线宽高功率光纤激光器的发展和研究现状进行了详细的介绍,并基于目前的研究现状分析了其发展的主要限制因素,并展望了未来的发展趋势。     

用于铷蒸气激光泵浦的窄线宽阵列半导体激光器

在激光二极管LD泵浦铷蒸气激光器中,窄线宽半导体激光是实现铷蒸气激光高效率输出的关键技术之一。基于体布拉格光栅（VBG）外腔技术,实现了40 W功率0.14 nm线宽的780 nm激光输出。采用半导体制冷片（TEC）控制VBG温度,使得该激光器空气中波长可从779.35 nm调谐至780.10 nm,可用于铷蒸气激光的高效泵浦。     

用于铷蒸气激光泵浦的窄线宽阵列半导体激光器

在激光二极管LD泵浦铷蒸气激光器中,窄线宽半导体激光是实现铷蒸气激光高效率输出的关键技术之一。基于体布拉格光栅（VBG）外腔技术,实现了40 W功率0.14 nm线宽的780 nm激光输出。采用半导体制冷片（TEC）控制VBG温度,使得该激光器空气中波长可从779.35 nm调谐至780.10 nm,可用于铷蒸气激光的高效泵浦。     

激光线宽对原子相干效应的影响

该文在λ型三能级原子系统中分别讨论了耦合场和探针场线宽对电磁诱导透明(EIT)的影响,通过实验观测探针光和耦合光线宽变化时EIT的透明窗口的变化,得出耦合光对EIT的影响大于探针光线宽的影响,这一结果将为原子存储时间的提高具有一定意义.     

Simulations of Differential Gain and Linewidth Enhancement Factor of Quantum Dot Semiconductor Lasers

We present a multi-population rate equation model for the analysis of the static and dynamic characteristics of a quantum dot (QD) semiconductor laser. The model is applied to the extraction of the differential gain and linewidth enhancement factor of the QD laser simulating the same kind of experiments usually done in the laboratory. Coherently with the experimental results, we show the difference between the values of the differential parameters extracted in below and above threshold characterizations. We demonstrate that such discrepancy is due the complex dynamics of the carriers in those energy states, whose carrier concentration is not clamped by the stimulated emission process above threshold.     

基于时变功率谱的激光器调谐瞬时线宽测量方法研究

半导体激光器的线宽通常采用激光外差测量技术,通过差拍信号的功率谱密度函数来确定,受傅里叶变换方法的限制,得到的均是在一定时间段内的静态平均线宽。为了获得半导体激光器在电流调谐过程中的瞬时线宽特性,提出了利用时变功率谱获知调谐瞬时线宽的相干和非相干测量方法,并分别进行了理论分析和实验验证。首先对半导体激光器输出光信号及差拍信号进行了时间-频率域下的数学描述,确定了时变功率谱与调谐瞬时线宽的关系;其次,针对差拍信号的趋向性特征,提出了趋势局部均值分解方法,并研究了利用分解出的乘积函数建立差拍信号及激光器输出光信号的时变功率谱的方法;最后利用非相干和相干测量法分别获得了分布反馈式半导体激光器在50~51及50~100 mA锯齿波电流调谐过程中的瞬时线宽。     

光泵THz激光器输出频率稳定特性研究

在太赫兹(THz)成像、雷达探测、相干通信等许多应用领域中,THz辐射源的频率稳定性是直接影响其应用效果的核心问题之一。基于双光子迁移效应建立了光泵THz激光器输出激光频率漂移的物理模型,推导出THz激光频率漂移的解析计算公式。以光泵甲醇(CH₃OH)为例, 给出了不同压强下的甲醇吸收谱线,定量分析了泵浦光频率漂移和泵浦功率对THz激光频率稳定性的影响,并讨论了THz激光腔内工作气体压强对THz激光频率漂移的影响。研究结果表明：随着泵浦光功率的增加,THz激光频率的漂移量逐渐增加;随着THz腔内工作气体压强升高,THz激光的频率漂移逐渐下降;当泵浦光频率漂移量在一定范围时,将出现THz激光的频率漂移量极值,且泵浦光的频率漂移量等于工作气体吸收谱线宽度的1/4时,THz激光输出的频率漂移达到极值。由此可见,在实际工作中,不仅需要合理选择腔内的工作条件(压强、温度),而且还需要采取措施将泵浦光的频率漂移控制在一定范围以内,以提高THz激光的输出频率稳定性。     

Linewidth Analysis of Spin Labels in Liquids: II. Experimental

This work demonstrates that homogeneous linewidths can be extracted from continuous wave electron paramagnetic resonance spectra and that they quantitatively agree with the predictions of existing relaxation theory. We suggest that relaxation theory can be used to predict experimental lineshapes provided that the simulations properly include sources of broadening. We have found that the rotational correlation times for spin labels in different percentages of glycerol/water mixtures are best modeled by a power law treatment for the viscosity, similar to that for translational diffusion. The translational diffusion coefficients themselves also have a power law dependence on the viscosity for glycerol/water mixtures. The linewidths were linearly dependent upon both the oxygen and the spin label concentration. The hyperfine splittings of all nuclei were observed to decrease linearly with increasing spin label concentration, completely at odds with existing theory which predicts a quadratic dependence upon concentration. The linear dependence was independent of hyperfine splitting until the magnitude of the hyperfine splitting was less than the homogeneous linewidth.     

Impact of Laser Linewidth on Performance of Externally Modulated Optical Transmission Systems

ＩｍｐａｃｔｏｆＬａｓｅｒＬｉｎｅｗｉｄｔｈｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＥｘｔｅｒｎａｌｙＭｏｄｕｌａｔｅｄＯｐｔｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓＸＩＥＹｏｎｇＸＩＥＳｈｉｚｈｏｎｇＬＩＵＦｅｎｇｈａｉＷＡＮＧＨｕｉＺＨＯＵＢｉｎｇｋｕ...     

皮秒级BBO晶体光参量发生放大器中线宽的分析与计算

采用全量子理论，建立了皮秒级光参量发生放大器中自发参量辐射产生参量光线宽的数学方程，并对影响参量光线宽的各种物理机制进行计算机模拟、分析和比较。其结果是：在远离简并点时，所产生的参量光线宽很小，而在简并点附近，参量光线宽急剧增大；且泵浦光的发散角和在偏轴方向的泵浦光对参量光线宽的影响较大。这些结果对压缩光参量激光器的线宽具有重要的意义。     

Linewidth Analysis of Spin Labels in Liquids: I. Theory and Data Analysis

We present a method of simulating the EPR spectra of spin labels in liquids using direct convolution of hyperfine splitting with Lorentzian linewidths. The aim is to simulate the experimental lineshape by considering all spectrometer characteristics as well as inhomogeneous and homogeneous linewidth effects. A major advance in this method is the correction for the broadening produced by Zeeman modulation commonly used to obtain EPR signals; this allows experimenters much more freedom to optimize their experimental conditions for the best signal-to-noise ratio. Microwave power broadening (saturation) effects on the EPR lines are significant even at very low observer levels. Successful simulation requires that all contributions from unresolved hyperfine splittings be explicitly included. Inhomogeneous broadening is dealt with by including all spins that interact with the electron (as a set of superhyperfine interactions); there is no "effective Gaussian" to substitute for the correct superhyperfine interactions. The effects of spin exchange on the linewidth and lineshape can be observed and must be taken into account in order to extract the fundamental linewidths.     

基于V型腔光反馈法的半导体激光器线宽压窄和频率锁定初步研究

线宽压窄和频率锁定是提高激光器(特别是半导体激光器)性能的重要手段。在理论分析光反馈时的半导体激光器线宽压窄和频率锁定机理的基础上,建立了一套基于高品质V型光学谐振腔的半导体激光器线宽压窄实验系统,并利用该系统开展了初步实验研究。通过对比无有光反馈情况下的V型腔的透射光扫描线形,初步验证了V型腔用于半导体激光器线宽压窄和频率锁定的可行性,为后续研究奠定了基础。     

莫尔条纹法测量微小旋转角度的频域分析

利用菲涅耳衍射的频域分析方法,对莫尔条纹复振幅分布公式进行了理论推导,得到了使用两块相同光栅组成的光栅付测量微小角度的原理公式,与利用几何光学等方法得到的结论一致.模拟结果表明：莫尔条纹是光栅付拍现象的最低频率含量,莫尔条纹内含有大量高次谐波|在探测器光学系统放大率一定的前提下,为通过直接测量莫尔条纹宽度的变化达到测量角度变化的目的,必须根据测角精度、探测器的尺寸和分辨率选择合适的光栅付光栅常数和光栅付初始夹角.