基于STC单片机F-P扫描干涉仪的设计

通过分析F-P扫描干涉仪的工作原理,基于STC89C52RC单片机,采用PA93功率放大器驱动压电陶瓷,设计了1 064nm平平腔结构的F-P扫描干涉仪。腔镜反射率为98%,精细度156,腔长0.1~100mm连续可调,对应自由光谱区1.5~1 500GHz和分辨率9.65~9 650MHz。压电陶瓷驱动电压和频率通过4×4矩阵键盘,可以在0~200V和1~30Hz连续可调,显示在1 602液晶屏上。同时可以通过RS232串口与计算机通讯,在上位机使用LabVIEW软件界面方便地设置压电陶瓷驱动电压和频率。最后使用该F-P扫描干涉仪,对激光二极管泵浦Nd:YVO4激光器纵模进行了测量,验证了整个系统的工作性能。     

Fabry-Perot可调谐滤波器多级透射峰的抑制方法

为满足高光谱遥感应用对分光元件宽工作光谱范围的要求,根据Fabry-Perot(F-P)可调谐滤波器出现透射率极大值的相位条件,通过划分滤波器的工作光谱范围,选定干涉级数,确定F-P腔的腔长变化区间,来抑制F-P可调谐滤波器的多级透射峰。该方法可以有效拓展F-P可调谐滤波器的自由光谱范围,使其光谱扫描特性满足高光谱遥感应用要求。     

基于压电陶瓷闭环控制的线性可调谐环形腔光纤激光器

提出了一种基于压电陶瓷闭环控制的线性可调谐环形腔光纤激光器。光纤激光器环形腔结构中光纤光栅固定在压电陶瓷上,通过控制压电陶瓷改变光纤光栅波长,从而改变环形腔光纤激光器的波长,构成基于压电陶瓷的可调谐环形腔光纤激光器。应变传感器贴附在压电陶瓷上,实时监测压电陶瓷的步长变化,通过惠斯顿桥式电路反馈给驱动控制系统,并补偿和修正压电陶瓷固有的磁滞和蠕变特性,形成压电陶瓷闭环控制系统。实验结果表明基于压电陶瓷闭环控制的可调谐环形腔光纤激光器调谐线性度好,波长调谐范围可达0.9 nm,线宽为4 k Hz,波长稳定性为±0.01 nm,功率稳定性为±0.3 d B。     

基于PA92的F-P扫描干涉仪设计

使用STM32F103ZET6单片机控制,采用PA92功率放大器驱动压电陶瓷,设计了532nm平平腔结构的F-P扫描干涉仪。腔镜反射率为99%,精细度310,腔长0.1~150mm连续可调,对应自由光谱区1~1500GHz和分辨率3.2~4800MHz连续可调。压电陶瓷驱动电压和频率通过编码器调节,可以在0~200V和1~100Hz连续可调,并显示在数码管上。同时可以通过RS232串口与计算机通讯,在上位机使用LabVIEW软件界面方便地设置压电陶瓷驱动电压和频率。使用F-P扫描干涉仪,对激光二极管泵浦Nd∶YVO4/KTP绿光激光器纵模进行了测量,验证了整个系统的工作性能稳定可靠。     

利用稳频激光稳定F-P腔腔长的研究

为实现对F-P腔腔长的控制,设计了F-P腔腔长锁定控制系统。该系统以633nm稳频激光作为基准光源,通过控制系统驱动压电陶瓷调节F-P腔的腔长,以实现将F-P腔的谐振频率锁定到基准光源的频率上。实验结果表明,该方案切实可行,锁定后的F-P腔腔长的不确定度可达10-10量级。该方法在原子沉积技术中对于实现沉积台的稳定具有重要的指导意义。     

瑞利多普勒测风激光雷达的频率标定方法

频率标定是瑞利测风激光雷达的关键技术。瑞利测风激光雷达中,通过改变压电陶瓷管的电压实现连续调谐F-P标准具腔长,使出射激光频率处于双边缘透过率曲线的交点处。在连续调谐时,由于压电陶瓷管的磁滞效应引起腔长调谐非线性,从而导致系统误差。分析了该误差的原因及特性,提出了静态软件补偿和动态调频跟踪相结合的频率标定方法。若激光出射频率相对F-P标准具漂移小于100 MHz时,在数据反演时补偿该频率偏差;若相对频率漂移大于100 MHz时,将F-P标准具先退回预设腔长以下,通过逐步增加电压的方式,重新实现频率锁定,保证锁定过程处在磁滞回线的电压上升段,避免了磁滞效应引起的误差。多普勒激光雷达与无线电探空仪的两组对比实验中,在15~30km高度,风速最大偏差6.22m/s,平均偏差1.12m/s。     

基于飞秒光频梳的压电陶瓷闭环位移控制系统

利用飞秒光频梳、外腔可调谐半导体激光器和法布里-珀罗干涉仪建立了一套压电陶瓷亚纳米级闭环位移控制系统. 将可调谐半导体激光器锁定至光频梳, 通过精确调谐光频梳的重复频率, 实现了半导体激光器在其工作频率范围内的精密调谐. 利用Pound-Drever-Hall锁定技术将带有压电陶瓷的法布里-珀罗腔锁定至半导体激光器, 进而通过频率发生系统控制压电陶瓷产生亚纳米级分辨率的位移. 实验研究发现锁定至光频梳后可调谐半导体激光器1 s的Allan标准偏差为1.68×10^-12, 将其在30.9496 GHz范围内进行连续闭环调谐, 可获得压电陶瓷的位移行程约为4.8 μm; 以3.75 Hz的步长扫描光频梳的重复频率, 实现了压电陶瓷的450 pm闭环位移分辨率并测定了压电陶瓷的磁滞特性曲线. 该系统不存在非线性测量误差, 且激光频率及压电陶瓷位移均溯源至铷钟频率源. 关键词： 光频梳 压电陶瓷 法布里-珀罗腔 可调谐半导体激光器     

电驱动金刚石对顶砧低温连续加压装置

采用电驱动压电陶瓷取代传统机械螺丝给金刚石对顶砧施加压力,设计制备了低温下可连续增加流体静压的金刚石对顶砧压力装置,实现了低温(19±1)K连续加压达到4.41 GPa.该装置具有电驱动方便灵活、调谐精度高的低温连续加压功能.利用该装置实现了InAs单量子点发光与微腔腔模的共振耦合调谐过程.该装置将在原位压力精确调谐及测量样品信号跟踪等实验得到应用.     

光纤端面偏移对光纤F-P可调谐滤波器性能影响

在光纤F-P可调谐滤波器进行滤波调谐的过程中经常会出现光纤端面偏移的问题,从而导致其滤波性能下降。通过ZEMAX光学仿真软件对其光纤F-P腔部分进行仿真,模拟两光纤端面发生径向偏移和产生倾角时的情况,通过对仿真结果分析得出当发生径向偏移时将会导致光纤F-P可调谐滤波器的峰值透过率减小,插入损耗增加;在产生倾角时将会导致光纤F-P可调谐滤波器的3dB带宽增加以及阻带抑制能力减弱,而当倾角大于0.005°时其滤波性能将会发生明显衰减。     

小型可调谐单纵模TEA CO2激光器

对在三镜腔中插入法布里-珀罗(F-P)标准具实现单纵模激光输出的方法进行了分析,计算了激光器的输出特性。设计研制了一台单纵模可调谐TEA CO2激光器。采用在三镜腔中插入F-P标准具的方法实现了单纵模激光的调谐输出。当激光器以5 Hz重复频率运转时,得到9P(16)谱线能量大于200 mJ,脉冲宽度约为150 ns。     

提高基于F-P腔的光纤光栅解调精度的研究

提出了使用DSP对F-P腔滤波后的FBG反射谱进行信号处理的解调方案,DSP处理器不断地对测量支路和参考支路的信号进行采集、比较,从而解算出待测量的变化值。从光学原理上探讨了F-P腔用波长表示的干涉滤波函数,对光电探测器测得的信号进行反卷积模拟运算,得到了当光电探测器接收的光强度分布不是中心对称时,分别提高了0．0399nm和0．057nm的FBG反射谱,提高了光纤光栅传感器的解调精度。     

48-波长线形腔多波长掺铒光纤激光器

采用两个光纤环镜作为腔镜构成线形腔可调谐多波长掺铒光纤激光器.将铒光纤浸入77 K的液氮中,选择可调谐光纤环镜作为输出腔镜,利用Mach-Zehnder干涉仪的滤波特性和输出端光纤环镜反射率的宽带可调特性,获得了波长间隔～0.4 nm、最大波长数目48个的多波长激光的稳定输出,同时实现了在1525～1555 nm范围内,多波长激光运转区域的灵活调节.     

光放大器前置可调光学滤波器

介绍Ｆ－Ｐ干涉滤波器实现中心波长可调的两种机理，给出通过改变腔距来改变中心波工的滤波器的典型结构，并且给出了相应的电压驱动电路，实验表明选择合适的光放大器前置滤波器可以提高系统的灵敏度。     

8字形腔波长可调谐锁模脉冲光纤激光器

采用非线性光纤环形镜加脉冲锁模技术及可调谐光纤光栅滤波器,对8字形腔被动锁模掺铒光纤激光器进行了波长可调谐输出的实验研究.在EDFA抽运光功率一定的情况下,通过调节偏振控制器和可调谐光纤光栅滤波器,获得了光谱稳定、重复频率1.1 MHz、输出功率起伏小于0.8 dBm、中心波长在1 548~1 570 nm内连续可调的短脉冲输出.该激光器可实现自启动锁模,且长时间稳定工作无需任何调整.     

腔镜倾斜对平面环形腔激光振荡模式的影响

从Fox-Li迭代法出发,用光学仿真软件GLAD实现了对平面环形腔的建模。利用此光学模型进行了腔镜倾斜对其本征模式影响的研究,给出了腔镜在两个方向不同倾斜角度下的谐振腔模式光强分布、光强峰值点位置及谐振腔损耗的变化。研究结果表明:腔镜倾斜使平面环形腔模式发生畸变,随着腔面倾斜加大,腔损耗增大,光强峰值点向镜边沿偏移,且腔镜在垂直于腔面方向上的倾斜对振荡模式的影响比腔镜在腔面内的倾斜对振荡模式的影响大。     

Tunable high energy giant chirped passively mode-locked Yb-doped fiber laser

A tunable, low-repetition rate, all-normal-dispersion Yb-doped fiber laser (YDFL) that is passively mode locked based on a phase shifted long period fiber grating (PS-LPFG) is demonstrated and proposed. The mode-locking mechanism of the laser is based on nonlinear polarization evolution (NPE). Using a PS-LPFG as the spectral filter in the laser cavity, the mode-locked output wavelength can be tuned continuously and smoothly over a spectral range of 10 nm, which is the first time implementation of a tunable giant chirped pulse with all-fiber format bandpass filter in YDFL. The maximum output pulse energy is 38.9 nJ at the repetition rate of 2.499 MHz.     

L波段可调谐线形腔Er/Yb共掺双包层光纤激光器

报道了一种结构简单、工作在L波段、可调谐的线形腔Er/Yb共掺双包层光纤激光器.利用由两段高双折射光纤和两个偏振控制器构成的环镜滤波器对激光器进行调谐，使调谐范围达到34 nm，功率起伏小于±0.2 dB.用976 nm多模LD泵浦Er/Yb共掺双包层光纤产生的ASE作为二次泵源，对未泵浦的一段光纤进行泵浦，使腔内Er/Yb共掺光纤的增益谱移到L波段;多个泵浦源同时对Er/Yb共掺双包层光纤进行侧向泵浦，使激光器输出功率超过了200 mW.     

Terahertz-wave parametric oscillator with a misalignment-resistant tuning cavity

We demonstrate a terahertz-wave parametric oscillator (TPO) with a corner-cube resonator consisting of a corner-cube prism (CCP) and a flat mirror. By using the cavity configuration proposed in this Letter, the generation of tunable monochromatic terahertz (THz) waves can be achieved just by rotating the flat mirror instead of rotating the TPO cavity relative to the pump beam. The THz-wave output intensity and pulse width can be controlled periodically by rotating the CCP around the cavity axis. The TPO stability against cavity misalignment is significantly improved by at least 1 to 2 orders of magnitude compared with the conventional plane-parallel resonator configuration.     

Fiber-optic tunable filter with a concave mirror

In order to implement a fiber-optic Fabry-Perot tunable filter with a simple configuration, a concave mirror is made at the end of the optical fiber. The concave mirror is fabricated by attaching a thin polycarbonate (PC) film on the fiber end, pressing the PC film with a fiber ball to form a dimple, and then depositing a multilayer dielectric mirror. The concave mirror aligned to the fiber core makes the cavity alignment easy with a simple alignment configuration. Because of the self-alignment function of this cavity, a small, reliable, and fast filter could be fabricated.     

Laser beam patterns of an optical cavity formed by two twisted cylindrical mirrors

Propagation of an elliptical Gaussian beam in a multiple-pass optical cell formed by two twisted cylindrical mirrors has been described by means of complex curvature tensors. Using the ABCD tensor approach various light patterns were computed for the use in tunable laser absorption spectroscopy with a multiple-pass optical cell. Light patterns with high beam-spot density can be also defined for a cavity formed by two twisted cylindrical high-reflectivity mirrors. In order to achieve higher cavity output intensity, a high-reflectivity cylindrical mirror cavity with at least one mirror that has a central transparent spot for laser beam injection has been described for applications in non-resonant cavity enhanced absorption spectroscopy. The author was with TDL Sensors Ltd., when the experimental part of this work was performed.