利用光频梳提高台阶高度测量准确度的方法

提出一种利用光频梳和可调谐半导体激光器提高台阶高度测量准确度的方法. 通过将可调谐激光器锁定至光频梳,可对激光器的输出波长进行精确锁定与测量.基于可调合成波长链原理,利用锁定后的半导体激光器构建了一套台阶高度测量方案,该方案可消除合成波长误差对台阶高度测量不确定度的影响. 采用一台可调谐半导体激光器和光频梳进行了5000 s的连续锁定实验, 结果表明,锁定后的可调谐半导体激光器的频率稳定度达 1.8×10^-12.该方法的理论测量不确定度约为7.9 nm, 且测量结果可溯源至时间频率基准.     

线性调频半导体激光器自混频干涉理论模型

使用半导体激光器在弱反馈条件下的动力学理论,建立了线性调频半导体激光器的自混频干涉理论模型.基于该模型,分析了激光器振荡频率偏移与输出功率变化特性.通过测量激光器输出功率谱,可以得到激光器前端面与被测目标之间的距离.     

Broadband amplitude-modulated laser source with high output power for FM/cw lidar transmitter

We are building a long-range FM/cw nonscanning imaging lidar breadboard. This lidar system achieves ranging based on a frequency modulation/continuous wave (FM/cw) technique, implemented by an amplitude modulated mid-IR diode laser transmitter with a linear frequency modulation (LFM) of the subcarrier. Firstly, various schemes of light beam modulation are analyzed. Secondly, we put forward a laser modulation scheme whose core was formed by a 1.55 μm electro-absorption modulated laser diode (EML) and an erbium-doped optical fiber amplifier (EDFA), then a corresponding experimental system architecture and components for light beam modulation and detection are established. Finally, a corresponding experiment of laser beam modulation is completed for the first time. In our experiment, the EML amplitude is modulated by a 200 MHz to 800 MHz LFM signal, whose amplitude value is 2.05 V. The average output power of the modulated laser obtained in the experiment is 10 W, peak power is 16.4 W, and the average modulation depth is 78%. The results of tests predict that this laser modulation scheme is likely to improve the imaging range of the FM/cw lidar.     

双参考光半导体调频距离测量

利用半导体线性调频可以实现对距离的绝对测量，但半导体激光器的光频调制特性受环境温度变化的影响很大，限制了该方法的测量精度和稳定性，无法走出实验室。为了解决这一难题，本文提出一种采用双参考光的绝对测量方法。通过测量两个拍信号频率，消除了温度的影响，提高了测量精度。这种方法对促进距离绝对测量的实用化有重要的意义。     

大电流恒功率放电技术在大功率DPL中的应用

针对大功率激光二极管泵浦固体激光器(DPL)对大功率驱动电源的特殊要求,设计了一种大电流恒功率放电及驱动控制电路。将该电路与现有的充电和过流保护电路组成一套完整的激光二极管阵列驱动电源,并应用于基于大功率激光二极管阵列的DPL系统中。该驱动电源可为DPL系统提供频率为20 Hz,脉冲宽度为230 s,200 A以上的驱动电流,这将对多种以DPL为基础的激光武器系统产生重要的实际应用价值。     

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     

基于激光二极管光反馈效应的肌肉震颤测量系统

介绍一种测量肌肉震颤频率和幅度的无损伤、非接触光学方法。分析了在直接频率调制下 ,激光二极管中的光反馈效应 ,探讨了振动微小位移和速度的理论模型。设计并研制了一套基于光反馈效应的直接频率调制激光二极管光电探测系统。利用该系统对微弱机械振动信号进行了探测 ,表明该系统能用于肌肉震颤的测量。最后介绍了人体前臂内侧屈肌群紧张收缩时 ,肌肉震颤的光学测量结果     

激光二极管泵浦的Nd：YVO4单频绿光激光器

对激光二极管泵浦单频连续运行的Ｎｄ：ＹＶＯ４腔内倍频激光器进行了理论和实验研究，通过精密调控Ｎｄ：ＹＶＯ４，ＫＴＰ及泵浦泵温度以达到有关参数的最佳匹配，从而获得了较稳定的单横模，单纵模，单偏振的绿光输出，实测最大单频录光功率为７．５ｍＷ，此时会聚磁浦光功率约为４３０ｍＷ，已超过阈值泵浦功率１３倍以上。     

稳频半导体激光器的温度控制技术

设计了一种用于半导体激光器稳频的恒温控制器,在室温下2h的测试时间中,测试恒温稳定度为5mK,配合稳定度为±2μA的恒流源,半导体激光器自由运行时激光频率波动稳定在100MHz范围内。     

半导体激光器在医学上的应用

半导体激光器于１９６２年问世以来，在很多领域有了迅速的发展。近年来，国际上各种波长的激光二极管的报道令人目不暇接，从而半导体激光器在医学上的应用也随着波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的光纤导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展起来。半导体激光器具有体积小、重量轻、成本低、波长可选择等优点，在眼科、矫形、皮肤、肿瘤、牙科、妇科、泌尿科和普外科等都有应用。尤其是半导体激光器作为激光针灸与原来的中医针灸理论中的腧穴、经络理论相结合，成为一种新兴的激光针灸仪。本文主要叙述了激光与生物组织的相互作用以及半导体激光在基础医学中的一些具体应用。     

Rb原子的激光囚禁

用饱和吸收光谱法对二极管激光器进行稳频,使激光器的有效线宽小于１ＭＨｚ,并利用声光调制器使激光的频移量得到控制,满足了激光冷却与因禁原子对激光频率生和频 量的 Ｒｂ原子的激光囚禁。     

激光二极管端面泵浦的单频固体激光器的理论研究

给出了激光二极管端面泵浦的驻波激光器单频运转时的最大泵浦功率与腔参数和激光介质参烽之间的简单函数关系，对于单频激光器的设计具有实际指导意义。     

半导体泵浦全固态激光测距仪的研制

为适应工程小型化平台需要,研制了一种半导体泵浦全固态激光测距仪。采取半导体泵浦方式,激光谐振腔设计为平平腔,采用金属热沉冷却与半导体制冷相结合,研制出的激光测距仪工作频率可达20Hz,测程大于20km,测距精度可达±1.5m。经过试验验证,性能稳定,指标可靠。     

双光反馈半导体激光测距传感器模型

利用线性调频半导体激光器的光反馈效应，可实现绝对距离的测量，但由于半导体激光器光频受环境温度影响较大，限制了该方法的测量精度和稳定性，为解决这一问题，本文提出了一种基于双光反馈的绝对测距方法，并给出了理论模型；理论分析表明，通过联合运用傅立叶变换技术和参考技术，可以降低由温度变化形成的误差，提高系统的测距精度及稳定性。     

用于高分辨率光谱研究的窄线宽半导体激光器及其特性研究

报道了一种新型结构的弱反馈外腔半导体激光器，利用此结构将煌激光线宽压窄至５００ｋＨｚ以下。这种激光器可用于高分辨率激光光谱，磁光阱囚禁和原子和原子喷泉量子频标等方面。另外还从理论上研究了其线宽，电调率等物理参量间的关系，得出了有用的关系式，并通过实验对此作了验证。     

用ZCTC晶体倍频半导体激光的紫光输出

报道了新型金属络合物非线性光学材料ZCTC（硫氰硫锌镉）晶体的光学性质。测量了ZCTC晶体的折射率,计算了其相位匹配角度。进行了半导体激光（LD）室温下直接倍频实验。当808nm基频GaAlAs半导体激光功率为473mW时,获得了390μW、4040μnm紫光输出。实验表明ZCTC晶体是一种优良的半导体激光倍频紫外非线性光学材料。     

激光器特性在痕量气体检测中的影响

研究了激光器扫描步长和线宽两种特性对可调谐半导体激光吸收光谱检测系统的影响,理论上推导出激光与气体吸收谱线的作用原理,分析出扫描信号(锯齿波)的台阶间隔和高度影响激光器中心波长的扫描原理.设定了仿真参数,仿真出锯齿波台阶数与最大扫描误差关系曲线,得出扫描信号的一个周期内具有4000个台阶时,半高全宽(FWHM)大于0.01 cm-1,误差小于1‰;仿真出激光器线宽与最大幅值、线宽误差关系曲线,给出线宽误差最大为1%,0.5%时激光器线宽对应的最小FWHM.在温度系数n取0.9,大气展宽系数γair取0.005的条件下,给出温度T,压强P与FWHM关系图,推出了适用的压强与温度范围.为指导选取激光器与气体吸收谱线、提高系统检测限提供了相关理论依据.     

二极管激光泵浦固体激光器和稳频研究

用调制法布里－珀罗干涉仪方法稳定二极管激光泵浦的ＮｄＹＶＯ４单频激光器的频率。在锁定情形下，激光频从自由运行慢漂移１．４３ＭＨｚ／ｓ和抖动±２．５ＭＨｚ分别改善到７５．７５ｋＨｚ／ｓ和±１ＭＨｚ     

Improved Uncertainty of Optical Frequency Domain Reflectometry Based Length Measurement by Linearizing the Frequency Chirping of a Laser Diode

Length resolution of optical-frequency-domain-reflectometry (OFDR) is improved by reducing the chirping fluctuation of a laser diode. The fluctuation is detected as the frequency deviation of a beat signal from a reference interferometer, which is used as the control signal for servo-control of the laser diode (LD) drive current. As a result of the effective chirping stabilization, chirping span limited-resolution is achieved. In addition, use of a block gauge as the path difference of the reference interferometer enables the OFDR system to improve accuracy of the length as well as the resolution.     

自由运转半导体激光器边模间的强度关联

半导体激光器的强度和相位起伏一直是影响其应用的关键所在.在实验上研究了自由运转模式下半导体激光器的强度噪声.采用自制的分辨率为0.01 nm的光谱仪成功地分辨出数十个边模，并利用射频低噪声光电探测器系统，分析了激光器的主模与边模之间以及各边模之间的强度噪声关联特性.从实验上证实了主模与边模之间的负关联效应，同时观察到边模之间存在的周期性负关联.该结果对进一步认识半导体激光器噪声的产生机制及强度压缩光的产生机制具有重要意义. 关键词： 半导体激光器 强度噪声 负关联