半导体激光器的微微秒增益开关特性研究

采用自行研制的增益开关驱动电路产生的电脉冲驱动半导体激光器,从实验上研究了输出激光的脉宽、功率随偏置电流及驱动电脉冲的变化情况,找出了最佳工作点。并通过解析模型和数值计算两种途径从理论上较好地解释了实验结果。 关键词：     

增益非线性对超短腔激光器速率方程的影响

用量子阱激光器增益与载流子浓度的对数关系（增益饱和效应）取代了体材料的线性关系，得到了适用于量子阱结构的速率方程。详细分析和计算了这一修正的影响。计算表明，对长腔（低损耗）器件线性关系是较好的近似；对短腔（高损耗）、线性关系则有较大的误差，必须考虑增益饱和的影响，否则将过高估算自发辐射因子的测量值，过高估计弛豫振荡频率和最大调制频率。这一结果对微腔激光器的研究具有重要的意义。     

2.8μm增益开关Er∶ZBLAN光纤激光器的数值模拟

建立了适用于2.8μm增益开关掺Er~(3+)的氟化物光纤(Er∶ZBLAN)激光器的计算模型,并进行了数值模拟。模拟发现存在最佳输出镜透过率使得输出功率最大,同时耦合率也影响脉宽、峰值和脉冲形态。模拟了抽运功率对脉冲形态的影响,发现弱抽运时两个抽运周期内仅出现一个信号光脉冲,而强抽运时一个抽运周期内出现多个信号光脉冲的现象。通过模拟发现了若干未被实验报道的新现象和规律,如耦合率对输出功率、能量、脉冲形态的影响规律;抽运功率阈值附近会出现与抽运周期一致的弱信号脉冲等。研究表明,在适当耦合率和抽运功率时,2.8μm Er∶ZBLAN激光器可以实现稳定增益开关脉冲输出。     

具有空间色散的超短脉冲放大器的研究

分析了采用栅引入空间色散的超短脉冲放大器对抑制谱带空窄，增益饱和及减少放大的自发辐射等作用，并在实验上采用４ｆ系统的单级染料放大器，获得了大于１０＾３放大倍率。     

LDA端面泵浦的Nd：YAG激光器增益开关的动态特性研究

通过速率方程理论对应用增益开关技术的LD端面泵浦Nd:YAG激光器的动态特性进行了较详细的研究.实验以输出波长808nm的LD列阵作端面泵浦源,得到了脉冲宽度小于200ns,峰值功率接近200mW的1.064μm激光输出.实验结果与理论计算结果基本符合.     

脉冲压缩系统中气体开关对功率增益的影响

 对高功率微波脉冲压缩系统中气体开关对功率增益的一些重要影响进行了较详尽的理论分析,包括气体开关在导通过程中吸收微波能量,等离子体瞬间功率损耗使得谐振腔固有品质因数的下降,开关导通后等离子体并非理想良导体等,并将这些影响用修正系数来加以体现,对原有的用微波等效电路理论推导出的功率增益公式加以修正,使得理论公式的精确度由原来的60%提高至约85%。     

脉冲压缩系统中气体开关对功率增益的影响

对高功率微波脉冲压缩系统中气体开关对功率增益的一些重要影响进行了较详尽的理论分析,包括气体开关在导通过程中吸收微波能量,等离子体瞬间功率损耗使得谐振腔固有品质因数的下降,开关导通后等离子体并非理想良导体等,并将这些影响用修正系数来加以体现,对原有的用微波等效电路理论推导出的功率增益公式加以修正,使得理论公式的精确度由原来的60%提高至约85%。     

用于补偿增益窄化效应的Rugate滤波器设计

采用Rugate膜系理论,分别根据钛宝石和钕玻璃介质增益窄化的特点,合理选择补偿增益窄化的调制函数,优化设计出了分别用于补偿钛宝石系统和钕玻璃系统增益窄化效应的Rugate滤波器.由普通均匀多层膜的特征矩阵方法近似分析了设计出的Rugate滤波器的光谱响应,数值模拟了Rugate滤波器的光谱补偿效果.结果显示,能比较好的符合光谱补偿的要求,可以用作补偿增益窄化效应的光谱调制滤波器. 关键词： 超短脉冲 增益窄化 光谱补偿 Rugate滤波器     

10 GHz增益开关激光器输出脉冲的三级压缩实验研究

通过理论分析,数值模拟和实验,研究了10GHz增益开关半导体激光器输出脉冲的几种压缩技术,提出了一种新型的三级压缩技术,包括1）正色散光纤补偿;2）正色散光纤加负色散光纤的脉冲压缩;3）梳状色散光纤压缩,实验上得到脉冲宽度为2.8ps的压缩脉冲,总的压缩比为9。此压缩技术对实验80Gb/s光时分复用（OTDM）系统具有重要意义。     

射频激励二氧化碳激光器功率控制电路原理及设计

所叙述的二氧化碳激光器内部的基本结构。包括功率控制器、射频电路等。通过对功率控制部分的研制使激光器的生产逐步实现国产化。用单片机控制电路的PWM的开关、放大、检测，将放大后的PWM送至射频激励，控制射频电路中的射频信号，从而控制激光器输出光功率的大小。     

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。     

激光引信驱动电路器件选择和布局分析

激光引信用脉冲半导体激光器驱动电路要求驱动电流大、脉冲窄,减小回路等效电感是设计的关键。选择电磁对称性器件、器件的对称分布、多个器件并联使用可以有效降低电路回路的等效电感。实验结果表明,驱动电路脉冲电流前沿可达1.9ns,幅度50A,脉宽7ns,频率5kHz。该研究为快速大电流设计电路提供了参考。     

Boost升压电路在固体激光电源中的应用

介绍一种用于固体激光电源的Boost直流升压充电电路，对电路的充电过程进行理论计算，给出设计计算的公式；该电路可以将储能电容充电至900V，激光器工作频率可达20Hz，解决了小型高重复频率固体激光器用电池供电的难题。     

超强激光钻孔机制的粒子模拟研究

 用二维半粒子模拟程序模拟研究了超强激光束与过稠密等离子体的相互作用过程,发现存在有质动力加速电子及由该电子再拉动离子而产生的等离子体密度通道,也发现由高能电子流产生的高强度自生磁场。模拟研究了三种空间形状的激光对钻孔的影响,发现激光场径向梯度越大,钻孔速度越大,越有利于钻孔;对反射波进行诊断,发现了奇次谐波和偶次谐波。     

Novel model of FM-noise conversion in a UMZI using RF external phase modulation of lasers: Theoretical and experimental results

In this paper, we propose and demonstrate a new and original model for theoretical calculation and experimental measurement of the noise power spectral density (NPSD) in phase-modulated optical links. The phase modulation is operated in the RF frequency range by an external phase modulator. The NPSD is derived for the first time in interferometric systems, by considering all effects such as the 1/f FM noise of the laser and white noise applied to light from a 1550 nm DFB laser, with phase modulation. The results show for the first time the influence of the phase modulation index, modulation frequency and interferometric delay in the phase-to-intensity noise conversion. The experimental and simulation results of conversion of FM-noise to intensity noise in an optical link by considering the external RF phase modulation are shown with good agreement.     

类锂硅离子软X射线激光研究

在激光等离子体典型参数条件下，利用碰撞－辐模型计算了类锂硅离子５ｆ－３ｄ和４ｆ－３ｄ跃的粒子数反转比率和激光增益系数。讨论了不同热带条件和不同冷却速度下，激光增益系统数的变化。计算结果表明，高功率，短脉冲激光生产的高温等离子体在快速冷却条件下能产生软Ｘ射的线激光增益。     

Effect of pulse slippage on density transition-based resonant third-harmonic generation of short-pulse laser in plasma

The resonant third-harmonic generation of a self-focusing laser in plasma with a density transition was investigated. Because of self-focusing of the fundamental laser pulse, a transverse intensity gradient was created, which generated a plasma wave at the fundamental wave frequency. Phase matching was satisfied by using a Wiggler magnetic field, which provided additional angular momentum to the third-harmonic photon to make the process resonant. An enhancement was observed in the resonant third-harmonic generation of an intense short-pulse laser in plasma embedded with a magnetic Wiggler with a density transition. A plasma density ramp played an important role in the self-focusing, enhancing the third-harmonic generation in plasma. We also examined the effect of the Wiggler magnetic field on the pulse slippage of the third-harmonic pulse in plasma. The pulse slippage was due to the group-velocity mismatch between the fundamental and third-harmonic pulses.     

超短脉冲强激光场中电子剩余能计算

为了控制光场感应电离等离子体的温度以使得基于光场感应电离机制的X射线激光辐射获得更高的增益值,利用准静态隧道电离模型,定量计算了电子剩余能量与激光偏振参量、波长(频率)、激光强度以及电离介质电离能的变化关系。计算结果表明线偏振短波长激光以及高电离能介质产牛的等离子体中电子剩余能比较低,因此适合用作复合机制X射线激光;对于低价离子存偏振度α介于0～1之间的某一处最高,因此,可以通过调整偏振度α,获得某一椭圆偏振光,会更有利于基于光场感应电离电子碰撞机制X射线激光增益的提高。     

超短强激光脉冲在大气传播中的自聚焦行为

通过建立涉及克尔效应和多光子电离效应的非线性数学模型,利用数值方法研究了超短激光脉冲在大气传播中的聚焦行为。结果表明由自聚焦导致的成丝现象具有间断,而不是一种稳态的模式。每次轴上的成丝都会由于光场损耗减弱,但同时由于克尔效应会使离轴区域的能量间断地补充到光轴上。