垂直腔面发射激光器的氧化工艺研究

在垂直腔面发射激光器(VCSEL)中常用氧化物限制结构来对其进行电流和光场的限制.分别从氧化时间、氧化温度、氧化载气的气流量三方面讨论研究了它们对Al0.98Ga0.02As层氧化深度、氧化速率的影响.最后得到最佳氧化条件:氧化温度为422℃,氧化载气的气体流量为1.5 L/min,氧化速率为0.6μm/min.用在此最佳氧化条件下氧化的外延片制成VCSEL器件,室温下其阈值电流大约为1.8 mA,最大输出功率为7.96 mW.     

超宽带ASE光纤光源研究

报道了一种简单结构的超宽带ASE光纤光源,采用两个相同的980 nm半导体激光器对同一段掺铒光纤进行抽运,通过选择合适的掺铒光纤长度及调节两个抽运源的抽运功率,获得了带宽大于80 nm、输出功率21 mW的C L波段的ASE荧光输出。     

LD泵浦不同腔结构高效运转掺铥光纤激光器

研究了掺铥光纤激光器的不同谐振腔结构方式。使用LD泵浦,分别采用双色镜和端面反射、高反光纤光栅和端面反射以及双色镜和低反光纤光栅构成激光器谐振腔,均获得了超过Stokes极限的斜效率。其中双色镜和端面反射腔结构下获得了最高斜效率56.9%,对应的量子效率为142%。三种腔结构下,激光光谱线宽由激光器系统所采用的反射腔的光谱特性所决定。在双色镜和端面反射腔结构下,激光器在双色镜的高反带宽内随机起振,光谱较宽;在使用光纤布拉格光栅作为激光器谐振腔的高反射腔镜和低反射腔镜的情况下,激光器都获得了2 m处的窄线宽输出,线宽受限于所使用的光纤光栅的反射带宽。     

用电子束曝光方法在优化设计的绝缘体上硅脊状波导上实现布拉格光栅的制作和评价

报道了一种用电子束曝光的方法在绝缘体上硅的脊状光波导上制做布拉格光栅的技术.考虑到实际的光子学集成的应用,讨论了这个带有布拉格光栅的脊状光波导的优化设计,给出了该布拉格光栅的测试和理论模拟结果.通过薄化绝缘体上硅的波导层的厚度和光栅的深腐蚀加工,获得了高达30cm-1的光栅耦合系数.     

引入曲率与角度校正的柔性机构三维形状多芯光纤重构方法

为提高柔性机构三维位形参数光纤测量精度,提出了基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法。通过引入方向角和曲率校正系数,改进了柔性三维形变多芯光纤重构算法;利用准分子激光器和相位掩膜法制备了多芯光纤光栅传感阵列,建立了多芯光纤三维形状重构实验系统;实验测量了不同曲率比例因子下的形状重构误差,分析了曲率与角度校正前后形状重构误差;通过对应变进行了三次样条插值,并对方向角和曲率进行了校正,得到了形状重构误差平均值为0.74 mm、最大值为1.64 mm;利用校正后的多芯光纤传感系统进行三维螺旋形变重构实验,得出重构精度提高了10.2%。研究结果表明,基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法具有更高精度,在柔性机构三维位形实时监测中具有应用前景。     

半导体/超晶格分布布拉格反射镜(DBR) 的分子束外延生长

用分子束外延技术(MBE)生长了以GaAs/AlAs超晶格替代AlxGa1-xAs所形成的P型半导体/超晶格分布布拉格反射镜(DBR)．此分布布拉格反射镜的反射谱中心波长为850nm．由实验表明,19个周期的反射镜获得了高达99％以上的高反射率．与此同时,采取自行设计的二次钨丝掩膜质子注入法制成15μm×15μm的正方形电流注入区,以此测定P型反射镜的串联电阻,克服了湿化学腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点,实验得出此P型反射镜的串联电阻仅为50Ω左右．在生长过程中,发现在只含一个铝源的分子束外延生长系统中,生长这种半导体/超晶格反射镜相对其他半导体/半导体反射镜要节省很多外延生长时间,因此较适合应用于多层结构的光电器件中．     

二自由度快速控制反射镜系统固有频率优化设计

在二自由度快速控制反射镜系统设计中,为提高系统的控制带宽,应尽量降低工作方向上的低阶固有频率,提高非工作方向上的高阶固有频率。该课题以某深切口柔性铰链快反镜系统作为研究对象,首先对系统前四阶固有频率的振型运动方向进行了分析,并针对传统刚度计算方法不适用于第三阶振型方向的问题,重新推导了第三阶振型方向上的刚度计算公式;其次,利用能量法和卡式第二定理对深切口柔性铰链上的工作刚度进行了推导,并进行了非线性拟合化简,得出的简化计算公式计算结果与有限元仿真结果误差不超过8.9%,证明了推导的铰链工作刚度理论公式的准确性;然后,将第三阶振型方向刚度计算公式和柔性铰链刚度计算公式代入固有频率计算公式,并进行有限元验证,结果表明理论公式计算结果与有限元仿真结果误差不超过1.7%,证明了新的三阶振型方向上的刚度计算公式的准确性。最后利用遗传算法,对系统前四阶固有频率进行了多目标优化设计,到达设计要求,所求出的优化结构较初始结构有明显优化,工作方向刚度减小19.04%,非工作方向刚度提高297.83%和77.09%。此外还对其进行了有限元仿真验证,结果证明一、二阶固有频率减小8.08%、5.40%,三、四阶固有频率提高了112.59%、16.80%。证明优化结构较初始结构有较大提高,能有效提高系统控制带宽。     

ROF系统中毫米波产生法的研究

本文对ROF系统中毫米波副载波的几种主要的产生方法进行了综述,着重介绍了利用直接调制,外部调制以及光外差技术产生毫米波的方案,并创新性地提出了一种基于光纤布拉格光栅的新型光外差技术.该技术利用光纤布拉格光栅滤波的方法,产生两束来自于同一光源的光波,从而消除了传统光外差技术中的相位噪声,提高了系统性能.     

基于游标原理的可调谐分布反射全光纤激光器

报道了一种新型全光纤离散可调谐分布反射(DBR)光纤激光器。光纤激光器为短腔结构,其有源区采用Er-Yb共掺单模光纤,有源光纤长度为6 cm。激光器采用两组级联光纤布拉格光栅(FBG)为反射腔镜,前腔镜各级联光纤布拉格光栅的布拉格波长间隔为1 nm,后腔镜为0.8 nm,利用游标原理,通过对前腔镜级联光纤布拉格光栅进行机械调谐,使前后腔镜各反射波长分别对准,实现了四个固定波长间隔为0.8 nm的离散调谐。这种光纤激光器具有波长调节准确,调谐速度快,成本低的优点,可用于作为多波长光纤传输系统的发射光源或系统检测光源,进一步增加级联光栅的组数可实现更大调谐范围。     

高功率横流CO2激光器的锥面反射镜谐振腔

根据针-板放电5kW横流CO2激光器的结构特点,设计并实验研究了直角锥面镜作为全反射镜的谐振腔。在菲涅耳-基尔霍夫理论的基础上,引入柯林斯公式并考虑增益影响,推导了锥面谐振腔的衍射积分方程,并进行了相应的模拟计算。研究结果表明,在高功率横流CO2激光器中锥面反射镜与平面输出镜相配合使用组成稳定腔,获得了TEM30的低阶模输出;由于锥面反射镜受加工精度的影响中心残留有加工盲孔,导致TEMmn(m=0,n≠0)的模损耗较大不易耦合输出;而镜面中心场分布很弱的其他低阶模因损耗小,则会优先输出。