管状固体激光器的温度分布——非均匀发热模型

本文导出了内泵浦方式下管状固体激光器的非均匀发热量和温度分布.     

LPFG与无芯光纤级联的折射率与温度同时测量传感器

为了满足工业生产与科学研究对折射率与温度同 时测量的需求,一款新型光纤传感器被设计了。传 感器是利用无芯光纤(no-core fiber,NCF)与长周期光纤光栅(long period fiber grating,LPFG)级联构成,其中NCF对折射率比 较敏感,LPFG 对温度较敏感。实验选择传感器透射谱谐振峰波谷Dip 3(由NCF激发)和Dip 4(由LPFG 激发)来进行环境 温度与折射率测量。实验发现Dip 3和Dip 4的中心波长随温度变化有很好的线性关系,温度灵敏度分别 为9.46 pm/℃和19.88 pm/℃。当环境折射率 在1.33范围变化时,Dip 3的中心波长 与折射率之间存 在极好的线性关系,折射率灵敏度为102.80 nm/RIU,而Dip 4的中心 波长对折射率变化不敏感。利用Dip 3与Dip 4的温度和折射率灵敏度构建灵敏度测量矩阵,实现了折射率和温度的同时测量,消 除了交叉敏感。 设计的传感器结构简单、折射率灵敏度高、成本低、结构重复性好,能够满足工程实际的 需求。     

基于环行腔光纤激光器的应力传感器

提出并演示了一种基于大直径光纤锥的马赫曾德尔干涉仪应力传感器。以锥形光纤马赫曾德尔干涉仪作为滤波器,对掺铒光纤的增益谱进行梳状滤波,最终在环行光纤谐振腔中实现激光的产生并输出。所采用的马赫曾德尔干涉仪在作为滤波器件的同时也能够对光纤轴向应力进行传感,最终实现激光器输出波长随应力增加而向短波长方向漂移,实验结果显示其在波长1557 nm附近传感的敏感度达到了3 pm/。基于该锥形光纤的马赫曾德尔干涉仪具有成本低、制作简便和机械强度高的优点,使其更有利于商业化规模制作。     

超窄激光线宽测量的光外差混频测谱法

激光以其单色性好、能量集中等优点在测距、传感等领域获得了极为广泛的应用,而线宽是衡量激光单色性的重要指标,因此对窄线宽激光线宽测量的研究具有非常重要的意义。文章较为系统地介绍了几种基于相干光的拍频信号测量窄线宽激光线宽的方法,并对其进行了实验研究和对比分析。结果表明,采用带法拉第旋镜的迈克尔逊干涉仪结构是一种非常理想的窄激光线宽测量方法。     

采用半导体光放大器的多波长光纤环形激光器

报道了一种插入马赫-曾德尔(M-Z)光纤干涉仪的半导体光放大器(SOA)多波长光纤环形激光器,实现了信道间隔为100 GHz的稳定的多波长连续光激射,其输出光谱3 dB带宽为19.5 nm,消光比大于30 dB.其中在17.9 nm范围内获得了22个波长的连续光,功率不平坦度为1.2 dB,总输出功率为5.1 dBm.对该结构的多波长激光器输出光谱宽,不同波长间功率波动小的特性进行了分析,提出在较低环腔损耗下,半导体光放大器的增益饱和及四波混频(FWM)效应的共同作用使环腔内多波长光功率获得自动均衡;并对实验观测到的激光器输出光谱带宽及中心波长随半导体光放大器驱动电流降低或环腔损耗增大而减小的现象进行了讨论.     

高亮度频率非简并纠缠态光场的制备与检测

利用运转于阈值以上的非简并光学参量振荡器,制备了强度高达22 mW的频率非简并纠缠态光场.用不等臂马赫-曾德尔干涉仪所测得的正交振幅与正交相位的量子关联度分别为1.25 dB和0.60 dB.该方法提供了制备和检测频率可调谐高亮度纠缠态光场的有效途径.     

基于单幅干涉图的溶液浓度变化量测量

溶液浓度变化量的测量在材料、生物医学等领域具有重要的研究意义。为快速、非接触地测量溶液浓度的变化量,在马赫曾德干涉仪基础上构建测量光路,采用虚光栅莫尔条纹法处理含有浓度变化信息的单幅干涉图,借助对干涉图中溶液区域外部干涉条纹的分析,解决了常规虚光栅莫尔条纹法难以处理条纹密度分布不均匀的干涉图的问题。实验定量测得了NaCl溶液浓度变化量的分布情况。     

基于磁流体的干涉型光纤温度与磁场双测量传感器

将一种基于磁流体包覆的单模-大芯径多模光纤-单模-单模错位熔接(SMSS)构成的马赫-曾德干涉仪(MZI)和光纤光栅(FBG)相结合,利用磁流体的磁致折变效应和光纤光栅的温度灵敏特性,实现了低成本的温度与磁场双测量.利用光束传播法模拟分析了传感结构的内部光场,确定多模光纤的选型,熔接并制作了传感结构,建立敏感矩阵,实现温度与磁场的同时测量.实验测试结果表明,该传感结构的磁场与温度灵敏度分别为15.9 pm/Oe和-161.7 pm/℃.     

基于光纤环形激光器的传感技术研究与应用

基于光纤环形激光器的新一代光纤传感系统通过解调激光波长偏移来检测外界参量变化,得利于激光光谱窄线宽及高信噪比的特性,可实现高分辨率、高灵敏度、大动态范围的传感监测。文章介绍了包括基于光纤光栅、迈克尔逊干涉仪、法布里-珀罗腔、萨格奈克环以及马赫-曾德尔干涉仪等多种结构的光纤传感器工作原理,以及进一步构成光纤环形激光传感器的特性和多种应用案例,并对未来该领域的关键技术发展进行了分析。     

激光侧泵晶体温度分布的非均匀发热模型计算

使用类高斯的非均匀发热模型，对LD侧面泵浦棒状固体激光介质的温度分布问题进行了计算，推导并最终得到了侧面泵浦情况下棒状激光晶体内温度分布的近似解析表达式。与以往的报道相比，所使用的类高斯发热模型比均匀发热模型更符合激光器的实际工作情况，使用该模型计算温度分布将得到更为精确的结果。     

Nd：YAG板状器件的温升和发热效率

本文讨论了一种测量在光泵作用下的Nd:YAG板条内热变化的新方法。给出了板条内的温升变化及发热效率的测量值。结果表明在光泵功率密度为150W/cm~3、表面热交换系数H=0.23W/cm~3时计算值与测量值完全符合。     

Output beam focusability of a Nd:glass zig-zag slab laser

The focusability of a zig-zag optical path laser with a 230×65×5 mm Nd:glass for application to soft X-ray generation is described. A Q-switched laser output energy of 18.3 J with a pulse width of 28 ns was obtained in a phosphate glass LHG-5 (Nd:8 wt.%), with an extraction efficiency of 71% from a stored energy of 26 J at a pumping energy of 4 kJ. The focusability was achieved up to 6.2×10¹² W/cm² in a spot size of 100 μm, which was sufficient intensity to generate soft X-rays for X-ray lithography     

FBG用于高频振动检测的实验研究

由于光纤光栅具有体积小、抗电磁干扰、抗腐蚀，易于构成光纤测量网络等性能，因而对在高频环境下材料力学性能测试拥有独特优势。为此，基于非平衡M-Z干涉仪的光纤光栅解调原理，设计了一套用于高频振动检测的光纤光栅测试系统。经实验证明该系统在10kHz频率以下有良好的频率响应。     

磷酸盐钕玻璃板条多通放大系统时间特性的研究

在理论和实验上研究了磷酸盐钕玻璃三通放大系统的时间特性。对闪光灯放电脉冲波形、被动调Q和脉冲放大作了计算模拟,实验证实了计算结果是正确的。     

基于M-Z光纤干涉仪测量极化聚合物的电光系数

提出了采用Mach Zehnder(M Z)光纤干涉仪的电光聚合物电光系数测量方法,对其测量原理进行了分析,研究了光纤干涉仪的臂长差、样品的插入损耗对系统可见度的影响,讨论了通过合理设置耦合器的耦合系数提高系统测量性能的方法。系统具有较好的稳定性和较高的灵敏度,既适合于聚合物薄膜也适合于聚合物波导的测量,系统干涉可见度为0.86,可分辨的最小相位变化约为6×10-6 rad。该系统可以同时测量2个独立的电光系数γ13和γ33,使用该系统测得一种有机/无机杂化材料ASD/SiO2 TiO2 极化后的电光系数为γ13=0.72±0.01 pm/V和γ33=2.8±0.01 pm/V。     

A high average power dual slab Nd:glass zigzag laser system

A dual slab Nd:LHG5 glass zigzag optical path laser was constructed with single-sided pumping and tested. A single slab (0.63 times 5.6 times 35cm) produced 80 W in an oscillator with an accompanying distortion of only 3 fringes (632.8 nm) as measured by a single-pass interferogram through the slab. Performance was achieved by producing uniform pumping and cooling of the slabs, and by controlling the distortion at the slab ends with pump shields.     

Mode-locked operation of a Nd:YLF laser and amplification in aQ-switched Nd:glass slab laser

A Nd:YLF laser pumped with a CW dye laser and acoustooptically mode locked at 38 MHz has an output power of 130 mW and a pulse length of 60 ps. Insertion of intracavity etalons and misaligning the mode locker allows for stable operation with a continuous range of pulse lengths from 60 ps to 4 ns. The 1.053-μm emission permits amplification of these pulses in a Q-switched Nd:phosphate glass slab laser oscillator up to intensities limited by optical damage     

基于非线性效应的光学逻辑门研究

光逻辑门是未来全光网络中光信息处理的核心元件,它可以实现高速光包交换,全光地址识别,数据编码,奇偶校验,信号再生等功能。介绍了几种基于非线性效应的全光逻辑门,分析了它们的系统结构和工作原理,并对各自的特点进行了比较,指出光逻辑门在未来的发展方向及应用领域。     

板条型脉冲Nd∶YAG激光器的研究

本文研制了尺寸为124×12×6mm~3的Nd:YAG晶体板条型脉冲激光器,自由振荡单脉冲输出24J,器件总体效率2.5％,电光调Q单脉冲输出860mJ,脉宽12～15ns,Q开关效率72％。     

400 mm口径片状放大器JG2钕玻璃增益与激光输出性能实验研究

介绍了用于惯性约束聚变研究高功率激光驱动装置400 mm口径片状放大器系统的JG2钕玻璃片激光增益与激光输出性能等实验研究结果。利用一组三片长的400 mm口径4×2组合式片状放大器系统开展的增益性能实验结果表明,系统工作电压31 kV时小信号净增益系数达到5.37%/cm,小信号增益倍数为1.284倍/片/程,发次运行完成后利用0.3 m/s的洁净干燥气体进行冷却,热恢复时间约为2 h;利用大口径高通量验证实验平台开展的实验结果表明,基于JG2与N41钕玻璃片的优化组合使用最高输出能量达到21.3 kJ/1053 nm,目前已稳定运行500余发,未出现包边胶层异常与材料体损伤等故障。