外腔共振和频系统中阻抗匹配的理论研究

外腔共振是提高和频效率的有效方法. 实现外腔共振高效和频需要基频光高效地耦合到外部谐振腔中, 因此系统要达到阻抗匹配. 本文分别建立了双波长和单波长外腔共振和频系统的理论模型, 分析了腔增强因子与耦合腔镜反射率、入射基频光功率等参数的依赖关系, 通过数值模拟获得最优化的共振光耦合腔镜反射率, 使系统达到阻抗匹配, 提高和频效率. 研究表明, 无论双波长还是单波长外腔共振和频系统, 共振基频光的最佳耦合腔镜反射率只会随着另一束共振或者不共振的基频光入射功率的增加而减小, 而其本身的入射功率变化则影响较小; 进一步分析表明, 若共振基频光的耦合腔镜反射率超过阻抗匹配值, 和频光功率将会迅速减小, 而小于阻抗匹配值时, 和频光功率减少速度相对较慢, 因此实验过程中要尽量避免过耦合的情况出现. 本文的理论分析过程将对外腔和频实验有一定的指导意义.     

基于单波长外腔共振和频技术产生波长可调谐589 nm激光及钠原子饱和荧光谱的测量

本文基于新型单波长外腔共振和频技术实现了转换效率高、波长可调谐589 nm激光的输出, 其中基频光波长分别为1583 nm和938 nm, 和频晶体为周期极化铌酸锂. 在1583 nm激光频率被锁定到外部环形腔腔模后, 通过对938 nm激光的频率扫描实现了输出功率4.96 mW, 调谐范围7 GHz的589 nm激光输出, 并采用声光调制器的伺服反馈技术有效提高了输出功率的稳定性. 最后采用该光源对钠原子在348—413 K (75—140 ℃)时D₂线的饱和荧光谱进行了测量. 观察到了多普勒背景下钠D₂a, D₂b以及Crossover的亚多普勒结构, 其均可为589 nm频率的锁定提供参考信号. 关键词： 单波长外腔共振 和频 589 nm 钠原子饱和荧光谱     

基于KTP键合晶体的Hansch-Couillaud双波长外腔频率锁定机理

基于KTP键合晶体采用Hansch-Couillaud频率锁定技术实现了双波长外腔同时共振,理论和实验上分别研究了基于键合KTP晶体的HC频率锁定方案. 研究表明,与采用单KTP晶体的结果相比,采用键合KTP晶体进行HC锁频时,能将激光频率分别锁定到e₁光或e₂光的共振峰值. 实验中将环形腔腔模频率锁定到938nm激光器的输出频率上,1583nm激光器的输出频率锁定到环形腔腔模频率上,从而实现了三者之间的相位关联锁定. 关键词： 键合KTP晶体 Hansch-Couillaud锁频 双波长外腔共振     

双波长工作的光纤光栅外腔半导体激光器

本文利用多波长光纤布拉格光栅与端面镀有增透膜的半导体激光器管芯耦合形成外腔激光器。研究了不同光纤光栅布拉格波长间隔下,器件的工作性能。当光纤光栅波长间隔不同于管芯的FP腔模式间隔时,不能得到稳定的多波长输出。通过调整光纤栅的各个布拉格波长间隔,使之和半导体激光器FP模式间距相同时,得到了输出稳定的双波长激光。     

LD泵浦Nd:YVO_4双波长运转腔内和频491nm激光器

分析了Nd:YVO4激光器实现双波长运转及腔内和频的条件,利用一种LD泵浦Nd:YVO4晶体产生1 064 nm和914 nm双波长激光束,采用一个线性平凹腔结构,利用腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频,获得了连续波输出的全固态激光器。实验采用端面结构,在5.0 W的808 nm泵浦功率下,获得了最高功率为2.5 mW连续波TEM00的激光输出,光-光转换效率为0.05%。     

高效频率转换下双波长外腔共振和频技术研究

基于外腔的高效频率转换, 尤其是当系统运行在抽运不消耗近似机理下, 信号光可实现大于90%的转换, 因此无法通过信号光直接获得其到腔模频率锁定的误差信号. 本文通过对信号光调制、和频光解调的方法获得了该误差信号, 实现了双波长激光到外腔腔模的级联锁定. 实验中外部环形腔将1.3 W的1064 nm抽运光放大到约14.3 W. 当1583 nm信号光从10 μW变化到50 mW, 其到636 nm和频光的转化效率约为73%; 当从50 mW变化到295 mW时, 转换效率呈线性降低到60%, 最终获得了440 mW的636 nm激光.     

LD泵浦Nd:YAG 946 nm/1 064 nm双波长运转及腔内和频

用国产半导体激光二极管(LD)端面泵浦NdYAG晶体, 通过优化激光谐振腔反射膜系,调节1 064 nm谱线的线性损耗以达到与弱谱线946 nm的增益匹配,在室温下实现1 064 nm和946 nm双波长连续运转,并通过I类临界相位匹配LBO晶体腔内和频在国内首次实现500.8 nm青色激光连续输出.当泵浦注入功率为1.4W时和频青色激光最大输出达20 mW,光-光转换效率为1.4%,功率稳定性24 h内优于±3%.     

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。     

LD泵浦Nd:YVO4双波长运转腔内和频491 nm激光器

分析了Nd:YVO4激光器实现双波长运转及腔内和频的条件,利用一种LD泵浦Nd:YVO4晶体产生1 064 nm和914 nm双波长激光束,采用一个线性平凹腔结构,利用腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频,获得了连续波输出的全固态激光器。实验采用端面结构,在5.0 W的808 nm泵浦功率下,获得了最高功率为2.5 mW连续波TEM00的激光输出,光-光转换效率为0.05%。     

Nd:YVO4复合腔激光器双波长激光输出及腔内和频研究

 采用两个重叠的共线支腔构成的三镜复合腔,实现LD泵浦的Nd:YVO₄激光器的1 064 nm和1 342 nm双波长激光运转。根据双波长振荡阈值相等条件,数值计算了1 064 nm支腔和1 342 nm支腔的腔长、支腔的输出耦合镜透过率之间的关系。合理选择两个支腔的参数,当泵浦功率13 W时,获得1 064 nm激光功率1.59 W,1 342 nm激光功率1.17 W的双波长激光输出。在满足腔内1 064 nm 和1 342 nm双波长光子数密度相等的条件下,计算了腔内和频的复合腔Nd:YVO4激光器的腔参数。采用Ⅱ类临界相位匹配KTP晶体作为和频器件,当808 nm泵浦光功率为12 W时,获得340 mW的和频593 nm激光输出。     

Electrical Conductivity Measurement Through the Loaded Q Factor of a Resonant Cavity

We present a method for measuring the electrical conductivity of metallic materials that relies on the ratio of two loaded Q factors, Q_R/Q_X, with Q_R corresponding to a TE₀₁₁-mode reference cavity made of aluminum, and Q_X the Q that results upon replacing the aluminum plate with the one fabricated from the material to be examined. Electrical conductivity is mathematically inferred from the ratio Q_R/Q_X where the loaded Q factors are measured by using the transmission-type method. Within a 3.0 percent accuracy, conductivities determined at 8.7 GHz for electrolytic copper (5.6 times 10⁷ S/m) and brass (1.6 times 10⁷ S/m) show to be in good agreement with those reported in the literature.     

分布反馈激光器中剩余法布里-珀罗腔模对非简并四波混频特性的影响

基于四波混频(FWM)的全光波长转换技术是未来多波长通信系统的核心技术之一。除半导体光放大器(SOA)外,半导体激光器也是进行波长变换的器件。实验研究了小频率失谐到大频率失谐下分布反馈(DFB)激光器中剩余法布里珀罗腔模对非简并四波混频(NDFWM)的影响,并对其四波混频转换效率进行了分析。结果表明:当探测光波长与法布里珀罗腔的某一谐振波长一致时,分布反馈激光器中的四波混频转换效率将得到显著的增强;当频率失谐为太赫兹时,仍可得到较高的四波混频转换效率。     

调QNd∶YAG环形腔外腔倍频技术研究

用磷酸氧钛钾 (KTP)作为倍频晶体 ,对Nd∶YAG声光调Q激光的环形腔外腔倍频技术进行了实验和理论的研究 ,利用最大平均功率 5 0W、声光调Q、输出频率 10 0 5Hz、灯抽运Nd∶YAG激光器做为基频光光源 ,在基频输入功率 35W时 ,获得了大约为 31.4 %的光光转换效率的绿光输出。从实验结果分析了环形腔倍频的特性 ,指出了该方法的优缺点。从光束质量和聚焦光斑直径方面 ,对基频光和二次谐波进行了比较 ,提供了利用CCD测得光斑的部分图片 ,分析了环形腔倍频的工作原理 ,解决了困扰倍频技术的转换效率问题和光束质量问题     

The Study on the Performance of the Wavelength Conversion Based on a Tunable External Cavity Semiconductor Laser

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ａｌｌｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ,ｔｈａｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｏｎｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｔｏａｎｏｔｈｅｒ,ｗｉｌｌｂｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｕｔｕｒｅｏｐｔｉｃａｌｓｗｉｔｃｈｅｓａｎｄｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄｎｅｔｗｏｒｋｓ.Ｔｈｅｒｅａｒｅｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ:ｗａｖｅ ｍｉｘｉｎｇ ,ｏｐｔｉｃａｌｇａｔｉｎｇａｎｄｌａｓｅｒｃｏｎｖｅｒｔｅｒ[1～ 3…     

不插入探针检测耦合腔链各单腔频率的方法

介绍一种不需插入活塞探针进入耦合谐振腔链, 而由计算机通过微波网络分析仪, 从腔链的输入波导获取通带特性数据, 配以专门的软件, 便可分析求解各单腔频率的方法.     

New Approach to Investigation of Tunable External Cavity Semiconductor Lasers

ＮｅｗＡｐｐｒｏａｃｈｔｏＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＴｕｎａｂｌｅＥｘｔｅｒｎａｌＣａｖｉｔｙＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒｓ￥ＬＵＨｏｎｇｃｈａｎｇ；ＬＵＯＢｉｎ（ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１...     

基于外腔反馈二极管线阵列的smile效应测量方法

采用外建激光谐振腔,在低于原芯片阈值的电流激励下对LDA的每个发光点进行单独测量,从而分析整个半导体激光阵列(LDA)的smile效应。实验中利用镀膜反射率大于半导体前腔面的外腔镜形成外腔半导体激光器。在外腔中插入曲面平行于p-n结的柱面镜,使只在光轴上的发光点与外腔镜形成外腔激光器,降低该发光点的激光阈值,从而使其在正常的阈值以下的电流激励下输出激光,在平行于p-n结的方向移动柱面镜,可以逐个对半导体激光器中的发光点进行选择测量,从而获得LDA smile效应的测量值。测量中的低电流激励产生的热量对芯片寿命没有影响,对LDA的发光点的单个测量也避免了其他发光点对CCD的影响。     

基于降温技术的宽范围外腔光栅可调谐半导体激光器

使用半导体制冷块,通过优化设计两级制冷系统,并结合隔离、密封等措施,将LD的温度冷却到-20 ℃,使室温下输出波长为789 nm的激光器工作在780 nm附近,改变了约9 nm.结合外腔光栅反馈技术,可以使激光器的输出波长稳定在Rb原子的D2线上.自制了一个简单的电路,能够以适当的比例同时调谐光栅压电陶瓷的电压和激光器的驱动电流,使激光器可以连续调谐1O GHz以上而不跳模.     

光纤光栅外腔半导体激光器的高频调制特性

报道了光纤光栅外腔激光器瞬态特性的理论分析,引入了一个适用于外腔情况的等效光子寿命,模拟计算表明,要获得高于2．5GHz的调制速率,光纤光栅外腔的长度必须短于4cm范围,对所研制的光纤光栅外腔激光器进行了高频调制测量,得到了在1GHz下的单模激光输出,边模抑制比在40dB以上,3dB动态线宽为0．1nm左右,20dB动态线宽为0．3nm。