直接调制光反馈半导体激光器产生超宽带信号

利用直接电流调制光反馈半导体激光器产生了符合美国联邦通信委员会关于室内无线通信频谱限定的超宽带(UWB)微波信号.基于光反馈半导体激光器速率方程组, 数值分析了偏置电流、反馈强度对混沌UWB脉冲信号的影响.研究表明, 混沌UWB脉冲频谱的-10 dB带宽分别随着偏置电流的增大和反馈强度的增强而逐渐增加; 中心频率分别随着偏置电流的增大和反馈强度的增强而逐渐增大.实验中, 产生了中心频率为6.6 GHz, -10 dB带宽为9.6 GHz的混沌UWB信号. 进一步, 通过调节偏置电流和反馈强度, 可实现混沌UWB信号的中心频率和-10 dB带宽的可调谐输出, 实验结果和数值分析相符合.此外, 实验产生的混沌UWB信号经过34.08 km的光纤传输后, 其频谱形状几乎没有发生变化, 表明该方法所产生的混沌UWB信号对光纤色散有较大的容忍度. 关键词： 超宽带 混沌激光 光反馈 直接调制     

基于PSpice的半导体激光高频调制系统设计

为了实现高频率的调制激光输出,设计了一种驱动系统由信号放大、电流调制、过流保护和具有慢启动功能的直流偏置电路高度集成的半导体激光高频调制系统。此系统采用了结构简单的直接调制方式,运用线性调频的高频信号去控制半导体激光器发射激光的强度,从而实现高频调制。在运用OrCAD/PSpice对高频调制驱动系统进行模拟仿真的基础上,最终研制出的半导体激光高频调制系统实现了频率为40.02 MHz、直流偏置为493.326 mA、正弦波调制电流峰峰值为850 mA的高频调制输出,调制激光平均功率为300 mW。     

光调制技术测量半导体激光器固有高频响应

采用一种新的全光纤连接的半导体激光器光调制技术,实现了对高速半导体激光器同有响应的直接测量。利用速率方程能够对光调制的动态响应过程进行准确的描述。基于对抽运源和探测器的频率响应对光调制数据准确性影响的分析．通过将网络分析仪校正到同轴端．然后用直接扣除法和相互扣除法,在网络分析仪外部对测量数据进行了修正。两种修正方法得到了一致的结果．并且同已有的理论和实验结果相符合。改进后的光调制技术和两种修正数据的方法不但提高了数据的精确性,而且扩展了测量的频率范围。     

重构-等效啁啾分布反馈半导体激光器的多信号直调特性

在测量与分析频率响应与动态范围的基础上,研究了重构-等效啁啾分布反馈半导体.直调激光器偏置电流以及调制信号的微波功率对直调结果的影响.将300Mb/s基带信号与1.562 5Gb/s超宽带信号同时直接加载到该激光器上,经过10km单模光纤传输后进行波形、频谱及误码率的检测,结果表明:基带信号与超宽带信号的功率代价分别为1.98dB与0.92dB;该激光器具有良好的多信号直接调制性能,在基于波分复用无源光网络的多业务融合网络中具有重要的应用前景.     

外调制激光器输出功率高精度控制技术研究

为了研究高速1550 nm微波光纤链路的高精度外调制特性,针对多量子阱分布反馈激光器的物理模型讨论了输出功率、阈值电流与温度的依赖关系,建立了相应的恒温恒功率控制电路,使激光器输出功率稳定在±0.005 dB以内,调制输出3 dB谱宽为0.5 nm,边模平坦,边模抑制比大于30 dB。另外设计了自动增益控制电路和附加相位调制电路,对外调制阶段的光功率进行控制。实验结果表明,采用1550 nm激光器及上述控制电路构成相应的外调制微波光纤链路系统,可有效地提高光发射模块输出光功率的稳定性,克服了直接调制带来的光谱展宽和消光比不稳定的缺点,实现了微波信号的高线性低失真传输。     

用于可控式粒子捕获和轴向往复运动的电流调制型单光纤光镊

提出一种基于电流调制的新型单光纤光镊。通过将经电流调制的980 nm激光注入单模光纤，光纤探头的输出功率发生周期性变化，实现了对粒子运动距离和运动速度的可控式操纵。此外，通过调整盖玻片的倾斜角度改变溶液蒸发力的大小，实现了对粒子的稳定捕获。在构建平面锥形纤维探针的基础上，搭建仿真模型，分析粒子的受力情况，并进行实验验证。实验结果表明，通过对激光器的驱动电流进行调制，可以操纵聚苯乙烯小球实现长达22.76μm的粒子运输，且粒子的运动速度与激光器的调制电流有关，实验结果得到了数值模拟的支持。所提方法使得粒子捕获点的可变式调节和粒子的长距离轴向可控式运输成为可能。     

多量子阱半导体激光器的交叉增益调制波长转换特性

实验利用光注入多量子陆半导体激光器产生的载流子消耗和带间载流子吸收产生的交叉增益调制效,实现波长转换，转换光的光强变化幅度与偏置电流有关。通过调节偏置电流的大小，能使转换光与注入信号光在同向和反向间进行切换。     

干涉测量用半导体激光器驱动电源

设计了一种可调制的高稳定度半导体激光器驱动电路。该电路的直流稳定度高达1.5×10-5，输出电流在0～200mA内连续可调，长时间工作（12h以上）电流变化小于1μA；在直流基础上注入100kHz～300kHz的调制电流，其调制深度为0～100mA连续可调，可实现在激光干涉测量中对光波频率和光波强度的调制。将该电路驱动的光栅外腔半导体激光器和辅助温度控制电路应用于光干涉测量技术中，得到了功率稳定、波长单一的激光输出，解决了激光器的跳模现象，完成了对远距离微小振动（纳米量级）的测量。     

电流调制下光注入VCSEL-SA的可重构逻辑运算

基于电流调制和光注入共同作用下的带有饱和吸收体的垂直腔面发射激光器（VCSEL-SA）,提出了一种可重构的光电逻辑门（NOT,NAND,NOR,XOR）,数值研究了电流调制下VCSEL-SA的spiking动力学特性,及电流调制下光注入VCSEL-SA的逻辑运算性能。研究结果表明,对于电流调制下的光注入VCSEL-SA,光电逻辑门可以在一定的偏置电流范围内实现。通过选取合适的调制电流,可以实现重构的逻辑运算（NAND,NOR）,且两个调制信号之间的时延对逻辑运算性能影响较小。通过改变电流调制信号的输入方式并移除光注入信号,VCSEL-SA可以实现XOR逻辑运算。此外,基于电流调制下光注入VCSEL-SA的可重构逻辑运算对噪声有较好的容忍性。研究结果可为未来光子神经网络解决复杂的信号处理任务提供一定的理论基础。     

高频调制大功率窄线宽分布反馈光纤激光器

研制了一种窄线宽光纤激光器.在有源相移光栅后加一段掺铒光纤,当用980 nm抽运光注入时,首先形成了分布反馈(DFB)光纤激光器,而残余抽运光将铒纤中铒离子从基态抽运到了激发态,对DFB激光实现了有效放大,实现了对残余抽运光的充分利用,节省了功耗、降低了成本;同时利用温控技术克服了DFB光纤激光器的温度敏感问题;将相移光栅黏贴于片状压电陶瓷(PZT)的表面实现了高频调制.实验研制的激光器的最高调制频率为2 kHz、输出功率为15.6 dBm,线宽为300 kHz. 关键词： 分布反馈光纤激光器 窄线宽 大功率 高频调制     

Laser Wakefield Acceleration Using Mid-Infrared Laser Pulses

We study a laser wakefield acceleration driven by mid-infrared(mid-IR) laser pulses through two-dimensional particle-in-cell simulations.Since a mid-IR laser pulse can deliver a larger ponderomotive force as compared with the usual 0.8 μm wavelength laser pulse,it is found that electron self-injection into the wake wave occurs at an earlier time,the plasma density threshold for injection becomes lower,and the electron beam charge is substantially enhanced.Meanwhile,our study also shows that quasimonoenergetic electron beams with a narrow energy-spread can be generated by using mid-IR laser pulses.Such a mid-IR laser pulse can provide a feasible method for obtaining a high quality and high charge electron beam.Therefore,the current efforts on constructing mid-IR terawatt laser systems can greatly benefit the laser wakefield acceleration research.     

半导体激光器抽运新型高效、调谐Yb∶LYSO激光器

报道了以掺Yb介质硅酸镥钇晶体为增益介质的激光行为。在自由运转的条件下,在1086 nm的中心波长处用2.5%的输出耦合镜得到7.8 W的连续激光输出,相应的斜效率为64%。利用SF14棱镜作为腔内调谐元件,激光输出的调谐范围为1014~1091 nm。     

半导体激光器抽运新型高效、调谐Yb:LYSO激光器

报道了以掺Yb介质硅酸镥钇晶体为增益介质的激光行为.在自由运转的条件下,在1086 nm的中心波长处用2.5%的输出耦合镜得到7.8 W的连续激光输出,相应的斜效率为64%.利用SF14棱镜作为腔内调谐元件,激光输出的调谐范围为1014～1091 nm.     

激光处理对光学薄膜和激光玻璃损伤的影响

用准分子激光和ＣＯ２激光分别对光学薄膜和掺钕磷酸盐激光玻璃进行激光预辐照处理，研究激光预辐照射对损伤阈值的影响，并对相关的机理作了分析。     

激光二极管泵浦Nd：FAP激光器

报道激光二极管泵浦的掺钕氟磷酸钙固体激光器，该器件在重复频率为１００Ｈｚ的准连续状态下运行，当耦合输出透过率为８％时，得到３１％的斜效率，比较了ＦＡＰ和ＹＡＧ这两种介质的激光器的性能，理论分析得出的两者的阈值泵浦功率的相对值与实验结果相一致，并证实ＦＡＰ是一种有前途的适合激光二极管泵浦的激光介质。     

瓦级激光二极管端面抽运351nm紫外激光器

研制了输出功率达瓦级的351 nm准连续紫外激光器。激光器采用激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YLF晶体和声光调Q技术,实现了1 053 nm准连续基波振荡。在结构简单的V型腔中,两块Li B3O5(LBO)晶体对基频光进行二倍频和三倍频,获得了高功率351 nm准连续紫外激光输出。在LD抽运功率为14 W、声光调Q激光器的调制频率为1 k Hz的工作条件下,得到351 nm紫外激光平均输出功率为1.12 W、脉冲宽度为34 ns、单脉冲能量为1.12 m J、峰值功率达32.94 k W。LD抽运光到351 nm紫外激光的光-光转换效率达到8%,电光效率为3.4%,光束质量良好。     

Laser cosmology

Recent years have witnessed tremendous progress in our understanding of the cosmos, which in turn points to even deeper questions to be further addressed. Concurrently the laser technology has undergone dramatic revolutions, providing exciting opportunity for science applications. History has shown that the symbiosis between direct observations and laboratory investigation is instrumental in the progress of astrophysics. We believe that this remains true in cosmology. Current frontier phenomena related to particle astrophysics and cosmology typically involve one or more of the following conditions: (1) extremely high energy events;(2) very high density, high temperature processes; (3) super strong field environments. Laboratory experiments using high intensity lasers can calibrate astrophysical observations, investigate underlying dynamics of astrophysical phenomena, and probe fundamental physics in extreme limits. In this article we give an overview of the exciting prospect of laser cosmology. In particular, we showcase its unique capability of investigating frontier cosmology issues such as cosmic accelerator and quantum gravity.