色散关系和纵向耦合腔(C3)对半导体激光器的模谱行为的影响

本文从理论上探讨了色散关系的作用,引进α_e和F因数,修正了半导体激光器的光谱线宽公式,发现通过波导结构的设计不但可减小α_e因数,还可增大F因数来进一步抑制光谱线宽,用所提出的等效反射率法分析了纵向耦合腔(C³)的选模和压缩线宽的机制,指出实现单纵模窄线宽的条件。 关键词：     

有效压缩增益开关DFB激光器光谱线宽的注入时间窗口

实验与理论研究了外光注入种子脉冲有效压缩增益开关DFB激光器光谱线宽的注入时间窗口.发现只有在增益开关光脉冲建立之前约100 ps的时间窗口内，注入种子脉冲方可以有效压缩增益开关DFB半导体激光器光谱线宽, 并且线宽随着注入光强度的增加而减小，可产生低啁啾的近变换极限的超短光脉冲.实验证实，在此时间窗口内注入种子脉冲，增益开关DFB激光器的光谱线宽从0.46 nm压缩至0.08 nm，时间带宽积从2.46降低至0.70.同时理论研究了增益开关DFB半导体激光器的光谱线宽压缩与种子脉冲的注入时间及强度的关系.     

970 nm高功率光栅外腔可调谐半导体激光器

宽条形半导体激光器广泛应用于激光泵浦、激光加工等领域。针对宽条型半导体激光器输出光谱宽、调谐范围小的问题,采用衍射效率分别为28%和55%的反射式衍射光栅作为反馈元件构建了宽条形970 nm波长光栅外腔半导体激光器。研究了Littrow结构激光器参数对其性能（调谐范围、功率、阈值电流、线宽）的影响。实验结果表明,通过结构优化可得到窄线宽可调谐激光输出,适当地提高温度和使用较高衍射效率的光栅可增加激光器调谐范围,并且较高衍射效率的光栅可降低激光器的阈值电流。基于S偏振入射方式的光栅外腔激光器最大可实现27.87 nm的波长调谐范围,光谱线宽压窄至0.2 nm,输出功率可达1.11 W。     

双后向结构的线宽拓展L波段超荧光光源

报道了采用两级级联双后向抽运的光源结构,实现高效率和线宽拓展的L波段掺铒光纤超荧光光源.通过数值模拟,研究了两级光纤长度分配和抽运功率比例对光源输出特性的影响.模拟表明,该结构可获得线宽拓展的平坦L波段光谱,相比常规L波段光谱线宽拓展了15 nm,达近60 nm.此外,抽运功率比例为1∶1时该结构的抽运转换效率最高.利...     

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。     

利用微波场抑制电磁感应透明的功率展宽

电磁感应透明的重要参量之一是透明窗口的光谱线宽。在Λ-型三能级原子系统中,电磁感应透明的光谱线宽由两低能级间的相干失相速率决定,若两低能级同属于原子基态的精细结构,则电磁感应透明窗口的极限线宽很窄。但较强的耦合场作用往往会导致电磁感应透明窗口的功率展宽,而减弱耦合场又会影响电磁感应透明的对比度和深度。为此,通过引入微波控制场共振作用于基态精细能级间构成三场作用下的准Λ-型四能级系统,利用微波控制场来抑制耦合场所引起的电磁感应透明窗口的功率展宽。结果表明,引入微波控制场不仅得到了双窗口电磁感应透明,而且在保持较好对比度的条件下,使得电磁感应透明的光谱线宽明显小于不加微波场的情况。     

室温铯原子气室窄线宽相干布居振荡光谱

相干布居振荡(coherent population oscillations, CPO)光谱是一种原子布居数调制光谱,主要利用两束位相锁定、频率差小于原子自发辐射线宽的耦合光和探测光与原子相互作用,激光强度调制会导致原子布居数相干振荡,实现窄带宽的探测光透射.本文基于L型原子能级结构,在室温铯原子系综中实现了相干布居振荡光谱,光谱典型线宽小于50 kHz,远低于5.2 MHz的自发辐射线宽. L型能级结构的相干布居振荡光谱线宽依赖多个简并能级系统的布居数关联振荡,其不要求原子态的相位关联,有利于在长激发态寿命的Rydberg原子系统中基于相干布居振荡获得窄线宽光谱,从而提高基于Rydberg原子光谱的精密测量的灵敏度.     

弱耦合光纤光栅外腔半导体激光器

报道作者对单频窄宽光纤光栅外腔半导体激光器的一些研究结果。理论上分析了外腔的引入对激光器的阈值增益和光谱线宽的影响，实验上用自行研制的光纤布拉格反射滤波器（ＦＢＲ）与普通多纵模半导体激光耦合，在１．５５μｍ波段，得到边模抑制比大于２５ｄＢ，线宽小于６０ｋＨｚ的激光输出。     

半导体和金属表面的超快动力学

时间标度为Ps(微微秒)和fs(毫微微秒)的超快激光光谱在研究固体的动力学性质方面已经取得很大的进展.在体材料和人造层状结构材料(如超晶格)中,用这种方法已经细致地研究了各种弛豫和输运现象.但是直到最近,超快激光技术才应用于研究表面和界面的动力学现象,这是因为大多数光学技术对表面现象是不敏感的.以前要取得表面动力学过程情况的唯一手段是测量光谱线的线宽,这种实验取决于假定光谱线宽纯粹是由寿命加宽引起的.但是在固体中常常遇到光谱线的各种非均匀加宽,使得实验分析变得困难和复杂.所以,最好的方法就是采用时间过程的直接测量.…     

激光的相位噪声特性以及抑制方法研究

回顾了到目前为止激光相位噪声的研究成果,阐述了由经典模型和弛豫振荡导致的在线宽展宽影响下的激光线宽。提出了自发辐射放大会对激光谱线产生进一步影响的问题。在噪声的抑制方面,分析了电子介入系统锁相方案的锁相效果。通过比较已锁相激光和未锁相激光与理想激光之间的互相关函数,结果表明,成功的锁相会使锁相激光的相干长度扩展到无限长。     

22 GHz窄线宽全光纤激光器实现2.62 kW近衍射极限输出

基于大模场面积掺镱光纤搭建了全光纤1064 nm高功率窄线宽光纤激光主振荡功率放大系统,实现了2625 W的最高功率输出,斜率效率76%。最高输出功率时,光束质量为Mx2=1.273,My2=1.255,3 dB光谱宽度为21.7 GHz,这是目前全光纤激光器在该光谱线宽下实现的最高输出功率。     

平面扫描干涉仪在激光实验教学中的应用

一、引言多光束干涉及其应用是物理光学、激光和光谱实验教学中的重要内容,以多光束干涉原理而设计制作的干涉仪和法布理—珀罗标准具(简称FPE)在光学、光谱学和长度计量等方面有广泛的应用。在激光技术中F—P扫描干涉仪和FPE被用作为光谱分析器,研究光谱线的精细结构和超精细结构、测量线宽,压窄荧光和激光输出线宽和腔内选模等。目前虽已有共焦腔扫描干涉仪的产品出售,但一般实验室却很少具备,此外,平面型F—P干涉仪还有其本身的特点,所以为满足教学实验和研究工     

激发光线宽对原子光致漂移速率的影响

在光致漂移效应的研究中,激发光线宽会改变原子激发的速度选择性,进而影响漂移速率的大小.本文以原子光致漂移速率方程理论为基础,利用强碰撞模型描述原子与缓冲气体的碰撞作用,运用数值方法对速率方程进行求解计算,研究了激发光线宽对原子漂移速率的影响.研究结果表明,其他条件相同时,随着线宽的增大,漂移速率的值呈现先增大后减小的趋势.存在一个最佳的激发光线宽,使得原子的漂移速率达到最大值.最佳线宽与激发光功率密度、温度和缓冲气体压强有关.为了获得最佳的光致漂移效果,激发光应工作在最佳线宽条件下.当激发光线宽在最佳线宽附近波动时,设置激发光线宽略大于最佳线宽可减少线宽波动对漂移速率的影响,对获得较大漂移速率更为有利.     

基于束腰劈裂偏振合束高亮度窄线宽半导体激光器

将一个808 nm宽发射区半导体激光器应用于纵模选择束腰劈裂偏振合束外腔中,实现了高光束质量、高亮度和窄线宽的激光输出。所获激光输出功率为5.08 W,快慢轴光束质量M²=1.85×18.2,慢轴光束质量较自由运转激光器提高48%,输出激光亮度B=22.74 MW·cm^-2·sr^-1,是原激光器自由运转的1.3倍。所获激光光谱线宽为0.47 nm,压缩至原激光器自由运转的光谱宽度的0.14。     

原子相干对反转和无反转激光线宽的影响

研究了原子相干对两个能级被一相干驱动场耦合的三能级系统反转和无反转激光线宽的影响。证明了原子相干不仅经线宽,而且可以加宽线宽,它对线宽的作用是窄化还是加宽取决于模型和参数的选择。我们的研究还表明,原子相干对线宽的影响小于布居数对线宽的影响,在强驱动场下,原子相干的效应可忽略。     

受激布里渊散射的线宽压缩及时间相干性

首先从实验上研究了受激布里渊散射(SBS)的线宽压缩效应. 发现线宽压缩直接受到脉宽压缩的影响. 进而提出了一种通过测量SBS脉宽来测量SBS线宽的新方法. 在此基础上, 详细讨论了SBS的时间相干性, 指出 SBS的时间相干性不是固定不变的, 而是随线宽压缩的程度发生变化. 最后指出 SBS的脉宽压缩率和时间相干性不能同时达到最佳值.     

受激布里渊散射的线宽压缩及时间相干性

首先从实验上研究了受激布里渊散射(SBS)的线宽压缩效应. 发现线宽压缩直接受到脉宽压缩的影响. 进而提出了一种通过测量SBS脉宽来测量SBS线宽的新方法. 在此基础上, 详细讨论了SBS的时间相干性, 指出 SBS的时间相干性不是固定不变的, 而是随线宽压缩的程度发生变化. 最后指出 SBS的脉宽压缩率和时间相干性不能同时达到最佳值.     

双光栅实现半导体激光阵列波长组束

在波长光束组合基础上,用一个光栅和一个准直透镜代替传输透镜,可以有效地减小单个发光单元光束质量的退化,明显地克服相邻发光单元的反馈串扰,实现了较窄线宽的光谱组束输出。采用标准的半导体激光阵列,连续输出激光功率44.8 W,电光转换效率最高38.9%,光谱线宽为4.1nm。光束慢轴方向光束质量因子为11.7,快轴方向光束质量因子为1.37,快慢轴两个方向都接近单个发光单元光束质量。     

La_3F:Pr~(3+)杂质离子系统的激光诱发荧光谱线窄化的研究

时间分辨荧光谱线窄化技术已用来研究LaF_3:pr~(3+)中的~3P_0态。研究工作不仅包括了低浓度极限的样品,也包括了较高浓度的样品。在激发脉冲以后很快对荧光信号进行取样,测量了均匀宽化宽度。实验指出,在低温时非共振线宽的分析中,“偶然符合”效应起重要作用。也考虑了激发态能量对晶体场强度的依赖关系的不同。通过恰当地考虑这些效应,所有我们得到的线宽数据仍可以用现今声子诱发的驰豫理论来解释。对表现出声子伴随光谱扩散效应的时间分辨的研究作了更广泛的讨论。也包括了先前已曾报导的结果。最后在较高的浓度时观察到了种种新的效应。它们包括线型的“膺扩散”,非共振跃迁的线宽改变和激发态1/e寿命随吸收频率的改变。这些效应归结为强烈地依赖于浓度的伴线,在高浓度样品中它们重叠到宽化了的主线中。指出了对较高浓度样品,处理惯常的线型和衰减曲线的测量结果时,应当考虑到并适当地计算所有这些效应。     

中波红外8通道微型集成滤光片的研制

利用组合刻蚀法布里珀罗（F－P）干涉滤光片的谐振腔间隔层的方法,制备了集成在一个基片上的8通道中波红外（λ₀=2.8 μm）窄带滤光片,通道线宽为0.7 mm,光谱通道定位精度优于1%,各通道相对半峰宽为1%,此法有效提高了成品率,并可满足实现通道数更多,集成度更高的滤光器件发展的需求,