半导体激光器用电流源的设计

半导体激光器(LD)是一种电流注入式电致发光器件，其工作特性和使用寿命主要取决于驱动电流源的性能优劣。本文作者设计了一种用于中、小功率LD的新型电流源，它的工作原理是电压／电流转换、电流放大和电流负反馈。输出电流在0～3Ａ范围内可连续调节，当电流分别为2A和3A时，连续5小时内的电流变化量均小于1mA，相应的电流稳定度分别为5.0×10-4和3.3×10-4。另外，该电源还具有抗击浪涌击穿、断电保护和过流保护等多种功能。与以往的电源相比，该电流源具有原理简单、稳定性好等优点，在教学、科研和生产中有很好的应用前景。     

准分子激光拉曼种子源

对准分子激光拉曼种子源进行了深入研究。采用波导型拉曼地增强拉曼转换，并在氢气中掺入一定比分的氦气来控制向各阶斯托克斯光的能量转换。当无掺杂时，获得一阶斯托克斯光的最大转换效率η＿（ｍａｘ）＝３７％。当在氢气中掺入氦气比分为５％时，在泵浦能量范围５０～８０ｍＪ内获得一阶高转换效率（η＇≥９５％η＿（ｍａｘ）），二阶及高阶斯托克斯光的转换受到抑制。对实验结果进行了理论分析。     

膨胀石墨制备及其1.064μm激光消光性能

基于两步氧化插层先驱体法制备了不同膨胀体积的膨胀石墨,分析了先驱体、膨胀石墨的微观结构和微观形貌;利用静态测试系统测试了膨胀石墨对1.064 μm激光的消光行为,据此计算了其对1.064 μm激光的质量消光系数,得到了该系数与膨胀体积的依赖关系,并从消光机理进行了原因分析.结果表明:通过控制和优化先驱体合成条件,可以制得膨胀体积高达600 mL· g-1的膨胀石墨;两步插层导致先驱体的层间距(d002)明显大于天然石墨,当其d002从0.359 0 nm增至0.371 1 nm时,所得膨胀石墨的膨胀体积从267mL·g-1增至600mL·g-1;膨胀石墨平均质量消光系数与膨胀体积呈近似线性关系,当膨胀体积由233mL·g-1增至600mL·g-1时,该系数从0.20 m2·g-1升至0.48m2·g-1;膨胀石墨对1.064 μm激光呈非选择性散射,膨胀体积大,导致几何面积大,对1.064μm激光的散射能力增强;同时,膨胀石墨中出现了更深的孔隙或孔腔,可作为等效黑体增强对入射激光的吸收.     

自研20μm/400μm保偏光纤基于振荡器种子实现4kW突破

高功率窄线宽光纤激光器在相干合成、光谱合成以及非线性频率转换等领域发挥了重要的作用,吸引了大量国内外研究人员的广泛关注。近年来,华中科技大学武汉光电国家研究中心光纤激光技术团队持续进行优秀的国产化高功率窄线宽线偏振光纤激光技术的研究工作,2022年,课题组采用基于振荡器的种子源加自研的保偏掺镱光纤先后实现单正向1.2 kW和单反向3.2 kW的线偏振窄线宽光纤激光输出。近期,课题组进一步优化保偏掺镱光纤的掺杂组分,并改良振荡器种子源设计来抑制窄线宽保偏放大过程中的TMI和受激布里渊散射（SBS）效应,最终实现了输出功率4.1 kW的窄线宽线偏振全光纤激光输出。     

用于脉冲激光精密测距的半导体激光光源

根据脉冲测距基本方程和脉冲激光精密测距系统对精度和距离的要求,推导了半导体激光光源的设计指标。采用数字电路和模拟电路相结合的方式,利用ZTX415的开关特性设计了一款窄脉宽、大电流的半导体激光器驱动电路;采用半圆截面柱透镜组对半导体激光光束进行整形,计算了最佳的光学系统参数,取得了比较好的整形效果。     

GaAs衬底的固态杂质源脉冲1.06μm激光诱导扩散

利用１．０６αｍ脉冲Ｎｄ：ＹＡＧ激光，以含Ｚｎ的固态杂原在化合物半导体ＧａＡｓ基片上进行诱导扩散，作出了Ｐ－Ｎ结。获得了亚微米的的散结结深及１ｃｍ＾－３量级的表面掺杂浓度，并利用二次离子质谱仪对扩散样品进行成发的逐层扫描分析，研究了结深和掺杂浓度与辐照激光脉冲数，单脉冲数激光能量密度的关系。     

10μm超短脉冲激光系统

具有新颖表面电晕预电离单模ＴＥＡＣＯ２激光器，等离子体开关和热吸池的光学自由诱导衰变（ＯＦＩＤ）激光系统产生３０－３００ｐｓ１０．６μｍ激光。     

1J高光束质量免水冷脉冲Nd:YAG激光器

研制了一种TEC制冷LD侧泵高能量、高光束质量、电光调Q全固态Nd∶YAG激光器。在主振荡器中晶体棒的尺寸为φ7 mm×100 mm,Nd原子数比例为1.1%,LD泵浦的最大峰值功率为15 kW,在重复频率为10 Hz时,获得了350 mJ输出能量,脉冲宽度为9.7 ns,光束质量因子M~2在水平和垂直方向分别为3.3和3.8。使用主振荡功率放大结构,提高了最终的输出功率。第一级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ7.5 mm×134 mm,在输出重复频率10 Hz、泵浦电流80 A、泵浦脉冲宽度200μs时,得到最大单脉冲能量700 mJ,脉冲宽度10 ns。第二级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ8 mm×100 mm,泵浦电流为80 A。最终我们获得了最大的单脉冲能量1 085 mJ,脉冲宽度10 ns,能量不稳定度小于3%,测量的光束质量因子M~2在水平和垂直方向分别为3.9和4.8,实现了焦耳级高光束质量Nd∶YAG激光器的小型化、无水冷化。     

基于半导体开关和LTD技术的高重频快沿高压脉冲源

采用快开通功率MOSFET,通过优化驱动电路、磁芯参数以及耦合结构,设计了基于半导体开关和直线变压器驱动源（LTD）技术的高重频快沿高压脉冲源。该脉冲源由四级LTD串联而成,可实现单次脉冲和最高频率2 MHz脉冲串输出。脉冲最高幅值约2.3 kV,上升沿约7 ns,脉宽约90 ns,下降沿约20 ns,输出电压效率约95%。该脉冲源结构紧凑,输出脉冲稳定,实现了模块化设计,可作为重频电磁脉冲模拟源使用。     

基于半导体开关和LTD技术的高重频快沿高压脉冲源

采用快开通功率MOSFET,通过优化驱动电路、磁芯参数以及耦合结构,设计了基于半导体开关和直线变压器驱动源（LTD）技术的高重频快沿高压脉冲源。该脉冲源由四级LTD串联而成,可实现单次脉冲和最高频率2 MHz脉冲串输出。脉冲最高幅值约2.3 kV,上升沿约7 ns,脉宽约90 ns,下降沿约20 ns,输出电压效率约95%。该脉冲源结构紧凑,输出脉冲稳定,实现了模块化设计,可作为重频电磁脉冲模拟源使用。     

高功率半导体激光泵浦源研究进展

高功率半导体激光器是固体激光器和光纤激光器的主要泵浦源。激光泵浦源性能的大幅提升直接促进了固体激光器、光纤激光器等激光器的发展。主要介绍了8xx nm和9xx nm系列半导体激光泵浦源的最新研究进展,8xx nm单管输出功率已达18.8 W@95 µm,巴条输出功率已达1.8 kW（QCW）,9xx nm单管输出功率已达35 W@100 µm,巴条输出功率已达1.98 kW（QCW）。谱宽<1 nm的窄谱宽半导体激光器输出功率可达14 W。展望了未来半导体激光器泵浦源的发展趋势。     

基于Blumlein 脉冲形成网络的直线变压器驱动源设计

设计了基于Blumlein 脉冲形成网络的直线变压器驱动源单元模块。双路阻抗各为20 Ω的Blumlein 脉冲形成网络对称连接于直线变压器驱动源(LTD)的初级绕组上,此种接法降低了脉冲形成网络(PFN)的设计难度,有利于形成更好的脉冲。在LTD次级绕组所接的10 Ω匹配负载上输出高压脉冲,实验结果表明,单个LTD模块输出脉冲半高宽约200 ns,前沿约为55 ns,平顶约为100 ns。     

基于Blumlein 脉冲形成网络的直线变压器驱动源设计

 设计了基于Blumlein 脉冲形成网络的直线变压器驱动源单元模块。双路阻抗各为20 Ω的Blumlein 脉冲形成网络对称连接于直线变压器驱动源(LTD)的初级绕组上,此种接法降低了脉冲形成网络(PFN)的设计难度,有利于形成更好的脉冲。在LTD次级绕组所接的10 Ω匹配负载上输出高压脉冲,实验结果表明,单个LTD模块输出脉冲半高宽约200 ns,前沿约为55 ns,平顶约为100 ns。     

膨胀石墨制备及其1.064μm激光消光性能（英文）

基于两步氧化插层先驱体法制备了不同膨胀体积的膨胀石墨,分析了先驱体、膨胀石墨的微观结构和微观形貌;利用静态测试系统测试了膨胀石墨对1.064μm激光的消光行为,据此计算了其对1.064μm激光的质量消光系数,得到了该系数与膨胀体积的依赖关系,并从消光机理进行了原因分析。结果表明:通过控制和优化先驱体合成条件,可以制得膨胀体积高达600mL·g-1的膨胀石墨;两步插层导致先驱体的层间距(d002)明显大于天然石墨,当其d002从0.359 0nm增至0.371 1nm时,所得膨胀石墨的膨胀体积从267mL·g-1增至600mL·g-1;膨胀石墨平均质量消光系数与膨胀体积呈近似线性关系,当膨胀体积由233mL·g-1增至600mL·g-1时,该系数从0.20m2·g-1升至0.48m2·g-1;膨胀石墨对1.064μm激光呈非选择性散射,膨胀体积大,导致几何面积大,对1.064μm激光的散射能力增强;同时,膨胀石墨中出现了更深的孔隙或孔腔,可作为等效黑体增强对入射激光的吸收.     

半导体激光泵浦的Nd：YVO4激光器的1.064μmy高效率连续输出

报道了半导体激光端面泵浦的Ｎｄ：ＹＶＯ４激光器获得线偏振的１．０６４μｍ激光高效率连续稳定输出，在半导体激光功率为１．５Ｗ时，获得连续输出功率为８３７ｍＷ的ＴＥＭ００模，激光器泵浦阈值功率为１４０ｍＷ，斜率效率达６１．５％，光－光转换效率达５６％，电－光转换效率达１５％。     

应用于量子通信中的1．55μm波段光孤子脉冲源的研制

在连续变量的量子通信中，光孤子压缩纠缠态是一种重要的传输载体，大功率飞秒脉冲的产生是整个工作的基础。本文介绍了作为光孤子源的Cr^4＋：YAG飞秒脉冲激光器的研制。我们采用Z形折迭腔，通过光学ABCD矩阵分析法，得出了谐振腔稳定工作的最优化光路参数。应用1．06μm波段的Nd：YAG激光器作为泵浦源，以布儒斯特角切割的Cr^4＋：YAG晶体作为激光工作物质，以半导体可饱和吸收镜（SBR）作为锁模元件，     

1kV场效应管纳秒高压宽脉冲驱动源

MOS型功率场效应管具有大的脉冲开关电流(数十安培)、较高的漏源电压(达千伏)、小的导通内阻(欧姆量级)和较快的导通时间(数纳秒)。由于其输入输出电容大，故用其制作的脉冲源抗脉冲电磁干扰能力较强，也因此它的开关速度较慢。采用过驱动能提高MOS型功率场效应管的开关速度。就是使栅极驱动脉冲波形的前沿很快且上冲大大超过额定的栅源驱动电压。为此，在研制过程中，解决了用多个场效应管串、并联组合，形成具有纳秒级陡峭前沿的大电流开关；用多个脉冲变压器并联，对大电流开关输出的信号进行放大和成形；用脉冲变压器的技术解决了大功率脉冲功率合成等关键技术，采用稳定的开关器件等技术和工艺，解决低压电路抗高速高压强电干扰。实现了用固体器件—场效应管，替代国外氢闸流管部分用途的功能。     

1.3μmDFB半导体激光超短脉冲的产生及其压缩

本文首次报道１．３μｍ单模超短脉冲产生及压缩实验。通过梳状波电脉冲直接调制ＤＣＰＢＨ－ＤＦＢ半导体激光器，获得２２ｐｓ单模光滑脉冲；然后利用Ｇ－Ｔ干涉仪压缩得到近变换极限超短脉冲。脉宽为９．３ｐｓ，峰值功率超过２００ｍＷ，重复频率１ＧＨｚ，时间带宽乘积为０．３９，脉冲压缩比为２．４。最后对实验结果进行了讨论。     

1.06μm 激光直接驱动烧蚀靶内爆压缩特性

介绍了直接驱动内爆压缩特性实验研究的实验靶型和测量方法.在神光Ⅱ激光装置上采用多种高时空分辨和高能谱分辨的组合型诊断设备获取了内爆压缩相关信息，得到了靶丸辐照均匀性、内爆压缩对称性、径向会聚比、内爆速度以及靶丸球壳平均电子温度，获得的 结果可作为优化靶结构与参数及激光辐照条件的依据.给出了实验中获得的典型结果，并对结果进行了简要的分析讨论. 关键词： 激光烧蚀 直接驱动 诊断技术     

漫反射金膜在1.064μm波长处的反射特性

本文研究了强激光辐照下漫反射金膜在近红外波段的反射特性,建立了漫反射金膜表面反射率在线测试系统,得到了不同激光参数辐照下膜层表面反射率变化曲线。检测了金膜表面氧化产物的主要成分,给出了氧化产物的生成机理。根据氧化理论和单层膜反射理论建立了金膜表面反射率变化计算模型,并基于该模型分析了膜层氧化对激光辐照温升的影响。结果表明:强激光辐照下漫反射金膜表面生成了一层光学薄膜,组分为Ni O,生成速率满足对数定律; Ni O薄膜对入射激光的吸收是金膜表面反射率下降的主要原因,而且辐照光强越强膜层氧化越快。