由半导体激光器端面输出谱确定自发辐射谱

利用射线法和平均载流子分布近似，从理论上预言了用阈值以下半导体激光器的端面输出谱来确定自发辐射谱的可能性。在此基础上，通过实验测得的阈值以下半导体激光器的端面输出谱确定了自发辐射谱，并且对自发辐射谱和增益谱进行了比较和分析。     

两个半导体激光器交叉注入的理论分析

 提出了一个复杂非线性动力学系统－交叉注入锁定半导体激光系统。针对其中最简单的两激光系统,导出了描述它的方程组,解析求解了它们具有相同自由振荡频率时的定态解。结果表明,在相同耦合条件下,锁定的频率范围比主-从方式扩大了大约一倍。从结果可以看出,即使是这种特殊系统,在锁定后频率也可能会改变。     

两个半导体激光器交叉注入的理论分析

提出了一个复杂非线性动力学系统－交叉注入锁定半导体激光系统。针对其中最简单的两激光系统,导出了描述它的方程组,解析求解了它们具有相同自由振荡频率时的定态解。结果表明,在相同耦合条件下,锁定的频率范围比主-从方式扩大了大约一倍。从结果可以看出,即使是这种特殊系统,在锁定后频率也可能会改变。     

光纤耦合头对行波半导体激光放大器工作特性的影响

本文阐述了半导体激光放大器组件中,末端带高折射率类球透镜的锥形光纤耦合头对放大器芯片的外腔反馈效应,从理论上对这种耦合头的反馈效应进行了计算.为了使计算结果更接近于实际情况,在理论分析中引入了厚透镜表面的菲涅耳(Fresnel)反射及有限孔径的影响.     

国产物理实验用半导体激光器输出光谱特性研究

对国产物理实验用半导体激光器的输出光谱特性进行了多方面的实验研究，测量方法和所得结论可供厂家的实验人员参考。     

双波长外腔半导体激光器的研究

提出了电流调制型的双波长外腔半导体激光器方案。外腔半导体激光器具有窄线宽输出以及独特的阶越型电流调制特性,采用正弦调制的方式,以延时光纤作为辅助结构,得到了具有良好相干特性和稳定波长间隔的双波长激光输出。与多种已有的双波长激光器设计方案相比,这种多波长工作方式结构简单,调谐范围宽,在波分复用光通信系统、高精度光纤传感测量以及外差、双(多)波长合成波长干涉测量等技术中具有很好的应用前景。     

半导体激光器线阵的棱镜组光束整形器和光纤耦合输出

针对半导体激光器线阵输出光束快慢轴方向光参数积不对称问题,提出并制作了基于直角棱镜片的光束整形器,其具有结构简单紧凑,制作安装容易的特点。通过数值仿真和实验对光束整形器进行了分析,研究表明整形器实现了半导体激光器线阵输出光束的对称化,并且光束经过透镜聚焦后对数值孔径为0.46,直径为200μm的光纤进行耦合,效率为53%。     

高功率半导体激光器倍频实现紫外光输出

采用中心波长780 nm、线宽0.13 nm的体布拉格光栅外腔半导体激光作为基频光,基于Ⅰ类相位匹配的三硼酸锂晶体(LBO),获得了中心波长为390 nm的倍频光输出,输出功率30 μW,转换效率0.01%,为高功率紫外光束的实现提供了新的技术路线。     

基于拉曼光谱技术的光栅耦合结构半导体激光器的可靠性分析

光栅耦合结构的半导体激光器在自由空间光通信、卫星间通信、激光雷达测距、大气环境检测以及医学成像等领域有着广泛的应用前景。为了分析光栅耦合结构的半导体激光器的可靠性,本文基于拉曼光谱技术,对光栅耦合结构的半导体激光器在不同的制备阶段及其成品进行了检测。我们发现,对于未进行任何工艺加工的半导体激光器芯片,GaAs纵向(LO)光学光子模式的振动强而横向(TO)光学光子模式的振动弱;当在GaAs芯片表面生长一层SiO₂膜后,LO模式向长波数方向移动,强度没有变化。当在生长SiO₂膜的GaAs芯片上刻蚀100 μm的台面后,GaAs的LO模式的振动减弱而TO模式的振动加强,且峰出现宽化现象;在100 μm的台面上刻蚀光栅后,GaAs的LO模式的振动继续减弱而TO模式的变得更强,这说明在光栅耦合激光器的制备工艺过程中引入了缺陷。通过与无光栅的半导体激光器进行对比测试,光栅耦合结构半导体激光器无论出光面上有无缺陷,其拉曼光谱均有缺陷峰存在,进一步证明了在光栅结构的制备过程中,引入了应变或者缺陷,对其可靠性产生了影响,导致光栅耦合结构的半导体激光器可靠性降低。     

光学双稳态半导体激光器的理论分析

引入了正切函数作为非线性光－电流关系函数，借地速率方程，建立了光学双稳半导体激光器的理论模型。对器件本身进行了理论分析，讨论了器件的主要特性，给出了数值分析结果，提出了器件性能改进方法。     

Analytical Solutions of Rate Equations of Two－segment Absorptive Bistable Semiconductor Lasers

ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＳｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆＲａｔｅＥｑｕａｔｉｏｎｓｏｆＴｗｏ－ｓｅｇｍｅｎｔＡｂｓｏｒｐｔｉｖｅＢｉｓｔａｂｌｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒｓ￥ＷＵＺｈｅｎｇｍａｏ；ＣＨＥＮＪｉａｎｇｕｏ；ＸＩＡＧｕａｎｇｑｉｏｎｇ；ＬＵＹ...     

基于低功率分布反馈激光器和数字锁相技术的高灵敏光声气体传感器

光声信号强度与光功率成正比,然而,高功率激光光源存在功耗高、驱动控制电路复杂、低成本高质量的光源可选择范围窄等缺点,此类光源多集中在>6 μm波段,难以实现对基频吸收带位于2～6 μm波段的分子进行有效探测。而且,基于商用驱动控制仪器的光声气体传感器体积较大,不能满足多点连续移动监测工作的需要。利用输出功率为5.2 mW的分布反馈、带间级联激光器(ICL)和基于石英音叉的光声光谱探测方法,在3～4 μm波段实现了nmol·mol-1水平气体分子浓度测量。使用的ICL靶向乙烷(C₂H₆)基频吸收带的强吸收线2 996.88 cm-1。通过使用自主研制的数字锁相放大器及数字激光驱动控制方法,结合波长调制光谱技术,实现了高灵敏检测,同时,有效减小了系统体积并简化了数据获取和处理过程。首先,结合系统原理结构,顺次介绍了设计方案以及光、电等模块的设计细节。分析了目标气体及其临近干扰气体吸收谱线的模拟情况,以及不同气压对谱线展宽及重叠干扰的影响,最终确定系统工作气压为200 Torr。然后,通过对100～1 000 nmol·mol-1共6种浓度C₂H₆进行单周期光谱扫描测试分析,推断系统最低检测下限(MDL)<100 nmol·mol-1。对上述各浓度样品分别进行~10 min二次谐波(2f)信号峰值提取测试,系统线性性能良好,相关度为0.999 65,同时,明确了气体浓度与2f信号峰值的对应关系。最后,通过对氮气连续1小时测试得出系统噪声为~0.347 V,由此估算信噪比和系统灵敏度分别为~28.56和~40 nmol·mol-1。介绍的新型中红外C₂H₆传感器不仅实现了nmol·mol-1级测量,而且,使用自主研制的数字驱动和锁相放大器有效减小了系统体积,弥补了使用商用仪器占用体积大的不足,为将来实现小型化、移动式测量的目标奠定了一定基础。此外,对于功率消耗无限制的其他应用,可通过进一步完善和改进锁相和前置放大等模块的性能以及使用输出功率更高的光源进一步提高传感器灵敏度,并应用于更多场景。     

941nm2%占空比大功率半导体激光器线阵列

计算了半导体激光器的激射波长与量子阱宽度以及有源层中In组分的关系,确定了941nm波长的量子阱宽度和In组分.并利用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术生长了InGaAs/GaAs/AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料.利用该材料制成半导体激光器线阵列的峰值波长为940.5 nm,光谱的FWHM为2.6 nm,在400 μs,50 Hz的输入电流下,输出峰值功率达到114.7 W(165 A),斜率效率高达0.81 W/A,阈值电流密度为103.7 A/cm2;串联电阻5 mΩ,最高转换效率可达36.9%.     

The Effect of Temperature on the Operation of Quantum Well Laser: A Simulation Study Based on Three-Level Rate Equations

A temperature-dependent quantum well laser equivalent circuit model based on three-level rate equations is presented. The model is simulated using an ORCAD PSPICE circuit simulator. The characteristic properties such as threshold current, delay, and frequency response are simulated and compared with the available results. Included are temperature effect, leakage current, and heat dissipation effect on the chip. Threshold current increases, whereas turn on delay and optical output decrease with increasing temperature. An increase in temperature also reduces the operating frequency and resonance peak shifts to higher frequency. It is also observed that the modulation response of a QW laser with shorter separate confinement heterostructure region is more sensitive to the temperature variation.     

基于局部优化方法的半导体激光器反源技术

为了解半导体激光器的传播模近场分布,利用远场分布的光强和逼近信赖域的局部优化方法,提出了一种新的计算传播模近场分布的方法.模拟实验表明,只需很少几个展开函数的线性组合,就能逼近源场函数,是一种稳定性好,精度较高的方法.     

Study on Time-Dependent Coupled Rate Equations in Non-LTE Plasmas

The matrix-block method presented in this paper greatly simplifies and quickens the numerical solution of numerous time-dependent coupled rate equations. The solution of the coupled rate equations in the quasi-steady state is also presended. The physical meaning of the matrices defined in the solution is discussed. By using the matrix-block method to solve the coupled rate equations of 1409states in Ta plasmas in the steady state and considering the effect of the reabsorption of resonance lines, the optimum region in the Ne/Te plane for gain of the 4.483 nm laser line in Ni-like Ta collisional x-ray lasers is presented. The effects of autoionization and dielectronic capture on the population of Ni-like Ta ions are also discussed.     

基于滑动平均的速率偏频激光陀螺静态角速率测量算法

提高速率偏频激光陀螺静态角速率测量精度在其应用领域具有重要的作用.通过对速率偏频激光陀螺随机漂移数据进行分析处理,发现量化噪声对陀螺精度有较大的影响,进而提出了一种基于滑动平均的速率偏频激光陀螺静态角速率测量算法,并进行了理论分析及数值模拟.结果表明,通过合理的选择分组参数,该算法可以有效地降低量化噪声对速率偏频激光陀螺静态角速率测量精度的影响.实验结果也验证了该算法的有效性,可以应用于其它类似需要降低量化噪声的场合.     

半导体激光器的噪声特性神经网络仿真

通过求解含朗之万噪声项的速率方程, 给出了噪声特性解析表达式, 建立了半导体激光器噪声特性神经网络模型. 利用该模型对噪声进行了计算机仿真, 取得了与数值计算相一致的结果. 训练好的神经网络模型具有精度高、速度快等优点.