波罗棱镜谐振腔调Q关门的研究

波罗棱镜谐振腔激光器具有机械稳定度高、光束质量好的特点。波罗棱镜会使入射光退偏,调Q时1/4λ波片无法有效工作,需要使用适当的波片补偿。利用琼斯矩阵建立波罗棱镜谐振腔调Q的数学模型并进行求解计算。分析了不同波罗棱镜方位角下的最优补偿波片并计算了波片公差、波罗棱镜折射率公差、方位角安装公差等对消光比的影响。当波罗棱镜水平放置,波片相位公差±0.02λ,关门消光比大于20 dB;波罗棱镜45°/135°放置时,存在四种对应的最优关门波片,波罗棱镜方位角0±4.66°的范围内,关门消光比可大于30 d B。以上结果为波罗棱镜谐振腔调Q激光器的设计提供更优及更具工程化意义的依据。     

角锥棱镜腔Nd:YAG/Cr4+:YAG被动锁模激光器的研究

理论分析并数值模拟了腔内光强随角锥棱镜旋转的变化,实验证明在角锥棱镜腔Nd:YAG/Cr4 :YAG被动锁模激光器中,偏振耦合输出得到了锁模深度和锁模几率近乎100%的线偏振被动锁模脉冲输出.通过旋转角锥棱镜改变偏振耦合输出、调节腔内光强,可以得到被动锁模和被动调Q两种状态的脉冲输出,脉冲能量166.5 mJ/pulse,脉冲动静比高达59.7%.     

全反射直角棱镜平面镜腔染料调Q激光器

本文运用琼斯矩阵分析了带有偏振元件、染料调Q激光器的工作原理;叙述了全反射棱镜方位角及棱镜材料折射率对激光输出的影响;并做了有关实验,实验结果与分析一致。由此得出结论:全反射直角棱镜全反射平面镜谐振腔的染料调Q激光器的激光效率高、动静比高。     

基于Add-drop型微环谐振腔的硅基高速电光调制器设计

相比于传统的All-pass型微环谐振腔硅基电光调制器, Add-drop型微环谐振腔可提供更多的设计自由度, 使调制器在不改变杂质掺杂浓度的情况下就能在调制带宽和消光比性能上获得均衡考虑. 本文设计了基于Add-drop型微环谐振腔的高速、且在低调制电压下实现大消光比的硅基电光调制器, 所用微环谐振腔的半径仅仅为20 μm. 重点分析了直波导与微环谐振腔的耦合对调制器性能的影响, 发现较小的Drop端耦合系数有利于消光比的提高, 但是不能同时达到最佳的调制带宽, 因此设计上存在一个带宽和消光比性能上的折中考虑. 根据优化设计的结果进行了实际器件的制作和测试. 静态光谱测试表明, 在3 V反向偏置电压的作用下, 调制器的消光比最大可达12 dB. 动态电光响应测试中, 在仅仅1.2 V的信号幅值电压下测得了8 Gbps数据传输速率的清晰眼图. 关键词： 电光调制器 绝缘体上的硅 微环谐振腔 载流子色散效应     

泵浦光聚焦特性对高重频1064 nm被动调Q激光器的影响

研究了泵浦光聚焦特性对被动调Q激光器输出激光特性的影响。使用10 W激光二极管(LD)和焦距为4 mm的耦合聚焦镜,在不改变LD和谐振腔结构与间距(15 mm)的情况下,选取5个耦合聚焦镜位置,研究对应泵浦光聚焦特性对输出激光特性的影响,特别是对输出脉冲稳定性的影响。泵浦功率为3.550 W时,相较于其他耦合聚焦镜位置,在耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处,被动调Q激光器实现了更高重复频率(160 kHz)、更高平均输出功率(360 mW)、更高单脉冲能量(2.250 μJ)、更低时域抖动(120 ns)的稳定脉冲输出。实验数据说明,耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处,泵浦光聚焦光斑与谐振腔基模光斑的匹配程度较好。理论计算得出,耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm时,谐振腔基模光斑尺寸与泵浦光聚焦光斑束腰尺寸的比值为0.854,该比值对今后开展高重频被动调Q激光器相关研究具有一定的借鉴意义。     

单模光纤耦合器的偏振温度特性研究

理论分析并研究了温度变化对单模光纤耦合器的偏振特性的影响.推导了单模光纤耦合器输出消光比与输入消光比、模式耦合率的关系表达式.利用多个偏振特性不同的光源,进行了在快速温度变化条件下单模耦合器输出消光比随温度变化的测试实验,证明了采用低偏振的光源有利于降低单模耦合器中因温度变化引起的模式耦合效应.最后仿真计算了在光源输出消光比不同的情况下模式耦合引起的光纤陀螺输出误差的大小,为不同环境应用的光纤陀螺选取合适的光源提供了参考.     

基于单壁碳纳米管调Q锁模低阈值Tm,Ho:LiLuF_4激光器

采用垂直生长法制作的单壁碳纳米管作为可饱和吸收体,结合特殊的低阈值谐振腔设计,首次在Tm,Ho:LiLuF_4全固态激光器中实现了低阈值自启动被动调Q锁模运转.以波长可调的掺钛蓝宝石固体激光器作为抽运源,选用1.5%,3%和5%的输出耦合镜,获得了出光阈值低至52,59和62mW的连续光输出.采用3%输出耦合镜,获得了阈值低至250mW的稳定调Q锁模脉冲输出,调Q包络的脉宽为2μs,调Q包络下锁模脉冲重复频率178.6MHz,最大输出功率154mW,最大的单脉冲能量为0.86nJ,调制深度接近100%.     

280mm×280mm口径单脉冲过程电光开关

用于高功率惯性约束聚变(ICF)激光驱动器的大口径电光开关均采用等离子体电极泡克耳斯盒。与传统的等离子体电极电光开关原理不同,单脉冲过程驱动电光开关没有独立的大电流等离子体发生单元,而只是通过具有较高幅值的正负开关脉冲完成对大口径电光开关的驱动。介绍单脉冲过程驱动等离子体电极泡克耳斯盒电光开关的设计,并建立280 mm×280 mm口径电光开关实验平台,利用连续激光器测试了电光开关特性,实验测得该电光开关中心处开关效率为99.3%,开关上升时间为90 ns。     

增益开关型Ti~(3+):Al_2O_3对激光器的时间特性研究

本文报道增益开关型Ti~(3+) :Al_2O_3激光器输出脉冲的时间特性;给出激光器在宽带输出及调谐工作状态下,输出脉冲的时间特性曲线.实验中获得最小的脉宽为1.2ns.在一定的实验条件下,脉冲宽度可在5～27.5ns范围内连续变化.在调谐状态下,用一输出耦合镜得到波长可调谐范围为730～850nm.用三块棱镜作调谐器,在中心波长780nm处,最大输出能量为4.7mJ,谱线宽度为0.13nm(FWHM).     

2.94 μm LiNbO3声光调Q Er:YAG激光输出脉冲特性

2.94 μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源.本文研制了新型LiNbO₃声光调Q Er:YAG激光器,研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律.根据测量激光器的热透镜焦距设计了凹凸谐振腔补偿热透镜效应,获得了激光单脉冲能量为34.68 mJ、脉冲宽度为119.9 ns的调Q输出,相应的峰值功率为289.24 kW,与平平腔相比输出能量提高了2.09倍.据我们所知,这是目前声光调Q Er:YAG激光器中获得的最高能量,可为进一步研究宽调谐中红外激光技术提供新的手段.     

An Innovative Multiple-layer Electro-optical Q-switch

ＡｎＩｎｎｏｖａｔｉｖｅＭｕｌｔｉｐｌｅ┐ｌａｙｅｒＥｌｅｃｔｒｏ┐ｏｐｔｉｃａｌＱ┐ｓｗｉｔｃｈＬＥＵＮＧＣｈｕｎｇｙｅｅＨＵＡＮＧＨｓｉｅｎｃｈｕｅｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｅｎｔｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈ...     

基于射频场效应管的快速电光调Q驱动电路设计

针对电光Q开关速度快的特点,提出基于射频场效应管电光调Q驱动电路的设计方法。通过选择电磁对称性器件,多个电容并联,元器件及走线空间对称分布以较好的符合电磁对称性要求,使得回路等效电感降低。通过该方法可获得上升沿约16ns,幅度大于5 000V电光调Q开关驱动信号。该研究为高速高压电路设计提供了参考。     

激光触发变压器型螺旋脉冲调制器的同步控制

 建立了精确的激光触发变压器型脉冲调制器的同步触发系统。分别对脉冲调制器初级电脉冲触发控制信号与电脉冲输出时刻之间、变压器充电起始时刻与激光器Q开关触发信号之间、激光信号与脉冲调制器放电时刻之间的延时进行了测量,并分析其相互间时序关系;通过对变压器输出电压信号进行采样滤波后,利用比较器输出逻辑门电路（TTL）信号作为激光器Q开关触发信号,实现了脉冲形成线充电时间与激光触发主开关放电过程的同步控制。开展了激光触发脉冲功率调制器主开关的实验研究,在形成线充电电压-590 kV时,在假负载上得到-305 kV,20 kA的电脉冲,脉冲宽度126 ns,激光到达主开关时刻与开关导通时刻间延时35 ns。     

光模块消光比的补偿方法

提出了一种新型光模块消光比补偿方法。该方法首先根据不同温度下驱动芯片上报电流的大小,结合光功率和消光比的计算公式,模拟出激光器光功率随电流及电压的变化曲线。然后根据要求调整激光器调制电流的大小,以保持消光比的稳定。该补偿方式有效地解决了光器件一致性较差的问题,可以将原来斜效率的指标适当放宽10%,从而提高了利用率和成品率,降低了模块生产成本。     

光时分复用(OTDM)系统中基于电吸收调制器(EAM)的短脉冲光源及解复用器的设计考虑

研究了电吸收调制器（ＥＡＭ） 的衰减随外加反向电压增加而指数增加的情形下,短脉冲光源的脉冲输出和解复用器的开关窗口对ＥＡＭ 的消光效率、反向ＤＣ 偏置电压以及正弦ＲＦ 驱动信号的幅度等参量的依赖关系－ 在基于ＥＡＭ 的短脉冲光源中,输出脉冲的消光比等于ＥＡＭ 消光效率η与正弦驱动电压峰峰值Ｖｐｐ 的乘积,输出光脉冲的消光比和脉宽均与ＥＡＭ 的反向偏置电压无关,但输出脉冲的峰值功率与η、Ｖｐｐ 和Ｖｂ 都有关系－ 在基于ＥＡＭ的解复用器中,为了使解复用器的开关窗口近似为矩形,可利用ＥＡＭ 的削波效应,使Ｖｐｐ／２＞ Ｖｂ－ 在ＥＡＭ 的消光效率η已知时,通过仔细设计反向ＤＣ 偏置电压Ｖｂ 和正弦驱动电压的峰峰值Ｖｐｐ ,达到ＯＴＤＭ 解复用器所需要的开关窗口形状、宽度和消光比－     

Energy extraction of Porro resonator in Pockels cell Q-switch operation

Deviation of a practical Pockels cell Q-switch bias voltage from the ideal bias value significantly affects the extraction of useful output energy. The losses of two practical bias voltages are calculated and the properly rotated angle towards the right-hand side prism of the Porro resonator is determined to simulate the different losses. The losses are due to deviation of the Q-switch bias voltage from the ideal value. It not only degrades the useful output energy, but introduces a useless energy loss in the reverse output direction. For the different losses of these two practical Pockels cell bias voltages, the useful output energy difference is about 30%. The useful output energy and lost energy ratios of the two equivalent loss configurations are 0.54 and 0.89, respectively. These ratios agreed quite well with the theoretical results.     

光模块消光比的补偿方法

提出了一种新型光模块消光比补偿方法。该方法首先根据不同温度下驱动芯片上报电流的大小,结合光功率和消光比的计算公式,模拟出激光器光功率随电流及电压的变化曲线。然后根据要求调整激光器调制电流的大小,以保持消光比的稳定。该补偿方式有效地解决了光器件一致性较差的问题,可以将原来斜效率的指标适当放宽10%,从而提高了利用率和成品率,降低了模块生产成本。     

Analysis of optical time domain demultiplexer using microring resonators

A time domain optical demultiplexer using electrooptic microring resonator is proposed. The switching window with pico-second order width is generated by using a sinusoidal electrical control voltage to shift the refractive index of the material. The modulation characteristics and switching window of the microring resonator are studied. The dependences of the width and extinction ratio of the switching window on the control voltage are analyzed. The demultiplexing performance of a 40–10 Gbps system is evaluated by numerical simulation technology. Results show that switching windows with required width and extinction ratio can be generated.     

光时分复用(OTDM)系统中基于电吸收调制器(EAM)的短脉冲光源及解复用器的设计考虑

研究了电吸收调制器(EAM)的衰减随外加反向电压增加而指数增加的情形下,短脉冲光源的脉冲输出和解复用器的开关窗口对EAM的消光效率、反向DC偏置电压以及正弦RF驱动信号的幅度等参量的依赖关系.在基于EAM的短脉冲光源中,输出脉冲的消光比等于EAM消光效率η与正弦驱动电压峰峰值V_pp的乘积,输出光脉冲的消光比和脉宽均与EAM的反向偏置电压无关,但输出脉冲的峰值功率与η、V_pp和V_b都有关系.在基于EAM的解复用器中,为了使解复用器的开关窗口近似为矩形,可利用EAM的削波效应,使V_pp/2>V_b.在EAM的消光效率η已知时,通过仔细设计反向DC偏置电压V_b和正弦驱动电压的峰峰值V_pp,达到OTDM解复用器所需要的开关窗口形状、宽度和消光比.     

新型电光陶瓷调Q光纤激光器

报道了基于OptoCeramic(R)电光陶瓷材料的新型调Q光纤激光器.采用976 nm半导体激光器作为抽运源,电光陶瓷调制器作为Q开关,峰值吸收系数1200 Db/m的高掺杂镱纤作为增益介质构成环形腔激光器.增益光纤的高掺杂浓度使得激光器的腔长得到缩短,输出光脉冲的宽度得到压缩.通过调节电光元件的电压,控制材料的折射率,调节谐振腔的损耗,实现Q开关作用.实验中通过改变腔长、抽运功率和重复频率,研究了脉冲的输出特性.获得最窄脉宽104 ns,重复频率3～40 kHz连续可调的调Q脉冲输出.