激光回馈引起的微片Nd:YAG激光器频差调制

微片激光器由于自身的内应力会输出频率分裂的正交偏振的两个模式.研究了回馈对微片激光器频差的影响.研究发现:在回馈的作用下微片激光器的频差大小呈现出以初始频差为中心的类正弦的频差调制,周期为λ/2;频差调制曲线的幅度与回馈水平成正比,但是当回馈水平过强时会出现偏振态跳变,从而使频差消失;在一定的回馈外腔范围内,频差调制曲线的幅度与初始频差亦成正比.并利用复合腔模型和激光器的自洽理论进行了理论分析和模拟,所得结果与实验结果相符.此调制现象在精密测量领域有潜在应用.     

HeNe双频激光器频差的激光内雕赋值法

在精密测量领域,HeNe激光器是制造激光干涉仪的首选.但能够产生中频差4—40 MHz的双折射-塞曼双频HeNe激光器的频差是随机的,小到几百kHz,大到十几MHz.为了让频差能够满足制作双频激光干涉仪的要求,曾出现过弹性加力法、钻孔应力调节法等调整和频差赋值的方法.但这些方法在实际应用中都不是很理想.采用激光内雕法赋值频差,通过在激光器的平面输出镜内部雕刻出不同图案,使平面镜内部产生满足要求的相位延迟,达到为频差赋值的目的.激光内雕法有很多优点:不损害激光器,美观;功率损失小,出光强度可接近原始光强度;可反复赋值,频差在0—60 MHz范围内可调整;频差的稳定性好,采用稳频措施后频差的波动范围小于每小时10 kHz.     

基于双折射双频激光器中的调频回馈位移测量研究

提出了一种基于双折射双频激光器中的调频回馈效应的位移测量系统，并在实验和理论两方面进行了研究.实验中保持回馈外腔长度不变，将一四分之一波片置于激光器内腔中，调制内腔长度，激光器的中心频率发生改变，激光器输出强度将发生周期性的变化.研究发现激光强度曲线的波动频率正比于回馈外腔长度与内腔长度之比.当该位移测量系统的外腔长度是内腔长度的6倍时，被测物体每移动半个光波长，激光强度波动12次，系统分辨率可以达到二十四分之一光波长.理论分析与实验结果相符合.研究表明该位移测量系统具有高分辨率、大测量范围、可工作于任意回馈水平等特点. 关键词： 调频回馈 位移测量 双折射双频激光器 强度波动频率     

双折射双频激光器输出光偏振特性的实验研究

报道了双折射双频激光器输出光偏振特性的实验研究，实验发现双折射双频激光器两端输出的线偏振光的偏振方向并不一致，而相互有一定的旋转角度，实验也再次证明了激光器输出的是正交线偏振光，而不是晶体本征模的椭圆化了的偏振光。     

外腔镜非线性运动对激光回馈应力测量系统精度的影响及修正

基于激光的回馈效应可实现光学材料应力分布的测量, 而系统外腔镜的非线性运动会引起测量结果的误差, 影响系统的精度. 利用高精度Nd:YAG激光回馈干涉仪对外腔镜的位移随时间的变化进行测量, 采用高次拟合的方式得到位移与时间函数关系, 并利用三镜腔等效模型的调谐曲线方程, 对非线性运动引入的应力测量误差进行计算, 实现对系统精度的修正. 结果表明: 外腔镜运动方向不同, 引起的误差呈现相反的变化趋势; 将不同方向的测量结果进行平均, 可减小系统的测量误差. 分析了外腔镜非线性运动带来的误差对系统测量精度的影响, 提出了测量误差修正方法, 对提高系统的测量精度具有重要意义.     

基于激光移频回馈技术远距离振动测量研究

远距离微弱振动信号探测在机械制造、国防军事等领域具有重要意义。针对远距离非合作目标振动测量不足的问题,基于固体微片激光器移频回馈技术,构建远距离振动测量系统,进一步分析系统灵敏度指标,包括工作距离、入射角度以及非配合物体等参数。实验得到:系统对100 m外目标微弱振动信号高质量采集,以硬纸盒作为测量目标时,频率测量误差小于0.1%,在±60°入射角下信噪比仍接近20 dB。此外支持对奶粉袋、泡沫等多种非合作目标振动测量。系统可灵活用于机械振动测量和远程监视等领域,具有较大工程应用推广价值。     

各向异性外腔微片Nd:YAG激光器调频回馈研究

研究了在各向异性外腔下微片Nd:YAG激光器调频回馈特性.作为对比,首先给出了在各向同性外腔下调频回馈结果,激光器输出功率的半波条纹数正比于外、内腔长度之比.在回馈外腔中内置一个四分之一波片,激光偏振态发生规律性跳变,每个纵模带宽内的偏振跳变次数正比于外、内腔长之比,相同外腔长下,回馈条纹再次倍频.进行了基于法布里-珀罗腔等效模型的理论分析,结果和实验相符合.此现象在精密测量领域有潜在应用. 关键词： 光回馈 调频回馈 各向异性外腔 半波条纹数     

折叠腔内腔倍频激光器中基频与谐波相对相位对输出功率的影响

对折叠腔内倍频激光器基频与谐波的相对相位对倍频光输出功率的影响进行了理论分析,并在实验上采用全固体化LD泵浦Nd:YVO₄+KTP折叠腔内腔倍频激光器,利用光楔的色散作用调节腔内基频与谐波的相对相位,得到了倍频光输出随基频与谐波相对相位呈余弦函数平方的变化,验证了理论结果,为消除大功率激光器中相对相位的影响,提高输出功率提供了一种简单实用的方法.     

基于非准直外腔的单频激光高阶回馈效应研究

对基于非准直外腔的单频激光高阶回馈现象及产生机理进行了研究,获得了调制幅度不均匀的高分辨率多重高阶回馈条纹,分析了多重高阶回馈条纹的特点及产生机制。提出采用基于光路阻挡的实验方法,在回馈镜反射率大于90%的强回馈中,发现了单重高阶回馈效应,获得了调制幅度均匀、无大包络的高分辨率单重高阶回馈条纹,其分辨率达到/10,而且还有进一步提高的潜力。单重高阶回馈条纹不但具有多重高阶回馈时高分辨率的优点,还具有传统弱回馈时调制幅度均匀、类正弦等特性,对进一步研制高精度回馈测量系统具有重要意义。     

使用频移反馈激光系统测量光学频率差

本文提出使用频移反馈激光系统测量光学频率差的新方法。实验测得一个Nd:YLF激光器输出的两个纵模的频率差为3.733440GHz,其精度为±5kHz.     

Strong optical feedback in birefringent dual frequency laser

Strong optical feedback in a birefringent dual frequency He--Ne laser with a high reflectivity feedback mirror has been investigated for the first time. The output characteristics of two orthogonally polarized modes are demonstrated in two different optical feedback cases: one is for both modes being fed back and the other is for only one of the modes being fed back. Strong mode competition can be observed between the two modes with strong optical feedback. And when one mode's intensity is near its maximum, the other mode is nearly extinguished. When both modes are fed back into the laser cavity, the mode competition is stronger than when only one mode is fed back. The difference in initial intensity between the two orthogonally polarized modes plays an important role in the mode competition, which has been experimentally and theoretically demonstrated.     

Optical feedback characteristics in a helium neon laser with a birefringent internal cavity

The output characteristics of optical feedback in a helium neon laser with a birefringent internal cavity are studied systematically in five different regions of the gain curve for the two orthogonally polarized modes. When the laser operates in the two end regions of the laser gain curve, one of the two orthogonally polarized modes will be a leading one in optical feedback. Strong mode competition can be observed. However, when the laser operates in the middle region of the laser gain curve, the two modes can oscillate equally with optical feedback. Besides the intensity of the two polarized lights, the total light intensity is also studied at the same time. M-shaped optical feedback curves are found. Particularly, when the average intensities of the two lights are comparable, the intensity modulation curve of the total light is doubled, which can be used to improve the resolution of an optical feedback system.[第一段]     

基于光线追迹的单频激光多重回馈效应研究

提出一种基于非准直平凹回馈腔的单频激光多重回馈光线追迹模型,采用该模型阐明了单频激光多重回馈效应的产生机理,分析了多重回馈高分辨率条纹的特性,明确了影响多重回馈条纹形状的主要因素,包括回馈镜的倾角、曲率半径、反射率以及回馈外腔长等,获得了回馈镜在不同倾角时的有效回馈阶次及其耦合系数。光线追迹分析与实验结果表明:当回馈镜倾斜角为1.7时,多重回馈效应会产生调制幅度均匀、没有大包络的高分辨率回馈条纹,每个条纹的分辨率可达/50。     

级联差频产生太赫兹辐射的理论研究

针对差频产生太赫兹(THz)辐射转换效率低的缺点,提出了级联差频的新机理以提高转换效率,并以ZnTe晶体为例,对级联差频产生THz辐射的原理和过程进行了理论研究.通过对级联差频耦合波方程组的求解,得出了ZnTe晶体中级联差频的最佳抽运条件和ZnTe晶体的最佳长度,并且分析了晶体吸收、波矢失配及抽运强度对级联差频的影响.计算结果表明,通过级联差频可以大大提高THz波的转换效率,其光子转换效率甚至可以超过Manley-Rowe关系的限制. 关键词： 太赫兹辐射 差频 级联 ZnTe晶体     

Semi-classical theory and experimental research for polarization flipping in a single frequency laser with feedback effect

In this paper, we propose a semi-classical theory to successfully explain the polarization flipping in a single frequency laser. An experimental setup is built to verify this theory. The observed experimental phenomena are consistent with the theoretical analysis. We perform phase retardation measurements of birefringent components using this experimental system. The results show that the measurement repeatability is 0.12° and the measurement accuracy is 0.22 °.     

在现场可编程门阵列中的高频反馈数字化算法

 介绍了高频反馈的基本原理,并依据此原理,提出了在现场可编程门阵列中采用数字算法实现高频反馈的方案,即采用旋转矩阵实现反馈环路中的增益调节和相位调节,然后再与标准信号进行矢量运算。同时,在上海光源的高频系统上进行了相关的实验,测量得到的环路延时为1.2 μs;当加入高频反馈前后,观测到超导高频腔的带宽由3.3 kHz增加到了4.8 kHz,Q值由150 550降到104 130。     

Study on a broad-area laser diode with external cavity feedback

The external cavity feedback of a broad-area laser diode is investigated. In Fourier optic methods, the inserted prism in an external cavity can be interpreted as a spatial filter in the Fourier plane of the laser diode. The transverse mode can be selected by changing the position of the filter. As the result of a self-consistency theoretical analysis, the output beam of the external cavity has a single-lobed far-field profile. It agrees well with the experiment result. The beam times-diffraction-limit-factor M² is measured to be 1.16.     

反馈相位随机调制消除混沌半导体激光器的外腔长信息

提出并数值证实利用反馈相位的随机调制可消除外腔半导体激光器反馈引起的时延结构. 研究发现:当反馈相位随机调制信号的速率处在0.1—1 Gbit/s范围,随机调制信号的切换幅值个数达到5时,在半导体激光器偏置电流(1.2—2.8I_th)和反馈速率(8—26 GHz)构成的参数空间中,反馈时延结构对应的外腔长信息可被有效地消除. 关键词： 半导体激光器 外腔长 反馈相位 随机信号调制