增益开关半导体激光器的三级脉冲整形方案

增益开关半导体激光器产生的光脉冲宽度往往较宽,且具有一定大小的脉冲基座。为了提高增益开关半导体激光器的脉冲质量,提出了一种三级脉冲整形方案。首先,利用色散补偿光纤将增益开关半导体激光器输出的光脉冲宽度从39.381 ps压缩到26.681 ps,随后利用掺铒光纤放大器和色散位移光纤的高阶孤子效应进一步将光脉冲的宽度压缩到20.916 ps,最后利用半导体光放大器的自相位调制效应区分开脉冲基座与脉冲中心的光谱,并利用光滤波器滤除脉冲基座对应的光谱部分,从而消减脉冲基座,并将脉冲宽度压缩到18.497 ps。实验结果表明,该三级脉冲整形方案可以有效地压缩脉冲宽度以及减小脉冲基座,从而提高增益开关半导体激光器输出光脉冲的质量。     

激光二极管抽运的自拉曼Nd∶YVO_4激光器

研究了激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd∶YVO4调Q激光器的特性。Nd∶YVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,通过声光调Q技术,产生了1176 nm的拉曼激光。测量了平均输出功率、脉冲宽度和单脉冲能量随抽运功率和脉冲重复率的变化。典型的1064 nm基频光和1176 nm拉曼光脉冲的脉冲宽度分别为26.3 ns和9.0 ns。在脉冲重复率为20 kHz,抽运功率为8.46 W时,产生了平均功率为0.384 W的1176 nm光的输出,光-光转换效率为4.54%。使用速率方程对自拉曼Nd∶YVO4调Q激光器特性进行了理论研究,把脉冲重复率为10 kHz,20 kHz,30 kHz时拉曼光单脉冲能量和脉冲宽度的实验值与理论值进行了比较,结果基本相符。     

激光二极管抽运的自拉曼Nd:YVO4激光器

研究了激光二极管（LD）抽运的白拉曼Nd：YVO4调Q激光器的特性。Nd：YVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体，通过声光调Q技术，产生了1176nm的拉曼激光。测量了平均输出功率、脉冲宽度和单脉冲能量随抽运功率和脉冲重复率的变化。典型的1064nm基频光和1176nm拉曼光脉冲的脉冲宽度分别为26．3ns和9．0ns。在脉冲重复率为20kHz，抽运功率为8．46W时，产生了平均功率为0．384W的1176nm光的输出，光-光转换效率为4．54％。使用速率方程对白拉曼Nd：YVO4调Q激光器特性进行了理论研究，把脉冲重复率为10kHz，20kHz，30kHz时拉曼光单脉冲能量和脉冲宽度的实验值与理论值进行了比较，结果基本相符。     

垂直外腔面发射激光器抽运脉冲的优化设计

采用脉冲抽运方式可显著改善光抽运垂直外腔面发射半导体激光器的热效应,大幅度提升激光器的输出功率。用有限元方法数值求解瞬态传热方程,得到激光器中温度升高的最大值随抽运脉冲的变化规律。讨论了抽运光脉冲宽度范围的选择,分析了抽运脉冲重复频率对激光器中温度升高最大值的影响作用,对抽运脉冲的时间宽度进行了优化设计。结果表明,对于基质去除型的InGaAs量子阱垂直外腔面发射激光器,抽运光脉冲的宽度介于1～10μs时,激光器中最大温升值即明显下降;同时,抽运脉冲的重复频率应限制在50kHz以内,以满足脉冲间隔大于激光器热弛豫时间的要求,否则激光器中会产生热量的积聚,增加最大温升值。     

利用双光子光电导探测器测量微微秒光脉冲

研制了一种光探测器，它能测量锁模钕玻璃激光器微微秒光脉冲的脉冲宽度。探测器由七段空间上分立的CdS0.5Se0.5晶体构成，当用1.06微米的光辐射照射时,这些晶体呈现出双光子电导性。将七路峰值检波器及显示系统与双光子探测器一起连用，以单次发射为基础来记录微微秒脉冲。对所使用的激光器，测得的相关曲线给出脉冲宽度为10微微秒,对比率为2.8:1。     

实时显示干涉(8:1)自相关器

报道了一种可实时测量超短激光脉冲宽度及啁啾特性的干涉(8:1)自相关器.扫描频率为1～20Hz.测量误差小于3fs.主要用于自锁模Ti:Al_2O_3.Cr:LiSGAF等各种飞秒激光器光脉冲宽度的实时测量.     

全光纤窄线宽脉冲激光器

介绍了一种全光纤窄线宽脉冲激光器。该激光器由两部分组成,即脉冲光纤激光器种子和由隔离器、耦合器以及光纤光栅组成的窄线宽脉冲提取装置。脉冲光纤激光器种子是基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)为锁模机制的全光纤被动锁模激光器,输出脉冲的光谱宽度约为3 nm。窄线宽脉冲提取部分对脉冲光纤激光器种子输出脉冲的光谱进行提取、窄化,输出脉冲的光谱宽度约为0.1 nm。该激光器操作简单、设备简易,为全光纤结构;不仅可以输出窄线宽光脉冲序列,而且同时还可以输出脉冲光纤激光器种子的光脉冲序列,极大地拓展了脉冲光纤激光器的应用范围。     

低能量抽运的增益开关型Cr4+:Mg2SiO4激光器

为了研究低能量的1.06μm调Q激光脉冲抽运的增益开关型Cr4+:Mg2SiO4激光器,对该激光器的速率方程进行数值求解,并选取合适的初始条件,得到输出的1.22μm激光脉冲的时间波形、脉冲的建立时间和脉冲宽度与抽运能量的关系,理论计算与实验研究结果基本符合。当抽运激光脉冲的能量为45mJ、脉冲宽度为30ns时,激光器输出的1.22μm激光脉冲的能量和脉宽分别是7mJ和8.2ns。输出激光的脉冲宽度是抽运激光的脉冲宽度的近1/4,光-光转换效率为15.5%。数值计算和实验研究结果均表明,在低能量抽运情况下,激光脉冲的建立时间和脉冲宽度均随着抽运能量的增加而减小。     

低能量抽运的增益开关型Cr4+∶Mg2SiO4激光器

为了研究低能量的1.06μm调Q激光脉冲抽运的增益开关型Cr4+∶Mg2SiO4激光器,对该激光器的速率方程进行数值求解,并选取合适的初始条件,得到输出的1.22μm激光脉冲的时间波形、脉冲的建立时间和脉冲宽度与抽运能量的关系,理论计算与实验研究结果基本符合.当抽运激光脉冲的能量为45mJ、脉冲宽度为30ns时,激光器输出的1.22μm激光脉冲的能量和脉宽分别是7mJ 和8.2ns.输出激光的脉冲宽度是抽运激光的脉冲宽度的近1/4,光-光转换效率为15.5%.数值计算和实验研究结果均表明,在低能量抽运情况下,激光脉冲的建立时间和脉冲宽度均随着抽运能量的增加而减小.     

飞秒染料激光放大器

本文用重复率为10Hz、调Q、Nd∶YAG激光器的二倍频输出泵浦四级染料放大器,把从对撞脉冲锁模(CPM)环形染料激光器中产生的43fs的光脉冲能量放大到100μJ,脉冲宽度为125fs,峰值功率为800MW,在用一组四棱镜系统对放大的光脉冲进行群速度色散补偿以后,得到了宽度为70fs的放大光脉冲输出,峰值功率达GW。     

Laser-light noise and current noise of GaAs CW laser diodes

Experimental studies are presented of the random fluctuations of the laser light and of the diode current of continuous-wave multifilament GaAs laser diodes. Using the single-detector method, the intensity noise of the laser light of single, optically isolated filaments is measured in the central measuring frequency range 40 kHz-6 MHz. In the same frequency range, the intensity noise of the total laser light from one emitting face is also measured. The intensity noise of the laser light is found to depend strongly on the generation of lasing filaments in the p-n junction. The noise of the electrical excitation current depends also on the filamentary action. The laser-light noise and the current noise are correlated. The cross-correlation coefficient is measured between 40 kHz and 6 MHz as a function of the excitation current. The discovered correlation allows the application of a noise-modulation method to the laser light, which leads to a reduction of the laser-light noise-to-signal ratio.     

激光三角法位移测量中光强度的模糊自适应控制

在激光三角法位移测量系统中,激光的强弱、被测表面颜色、粗糙度等对测量精度有着显著的影响。提出了新的光强度模糊自适应控制方法,智能控制激光功率、光积分时间以及CCD 放大增益来调节系统光强度,达到最合适光强度;在被测表面形态变化的情况下能够实现光强度自适应控制,提高位移测量的精度;计算机仿真将不同的系统光强度调节到预设值3200,验证了控制策略的可行性。并经实验表明,通过控制上述三种要素,CCD 接收到的信号强度能够调节到预期范围,而且测量小位移时精度提高了5%。     

热轧薄板测量系统中激光波长的优选

研究了绿光、红光和红外光激光光源和热轧薄板干扰光对热轧薄板厚度测量的影响.利用电炉加热Cu薄片模拟生产现场热轧薄板环境,采用双光路激光三角法,在基于位置敏感器件(PSD)的调制光源和非调制光源的两种测量系统上,分别选用不同激光光源对热轧薄板厚度进行测量.实验结果表明,在两种测量系统中,测量精度均受到了热轧薄板干扰光的很...     

脉冲激光测距机最大测程测试方法研究

最大测程是反映脉冲激光测距机性能优劣的主要参数之一。分析了现行激光测距机最大测程指标考核的方法,比较了各种考核方法的利弊。在此基础上提出了一种采用室外消光法与室内时序增益系数比检测相结合的方案进行激光测距机最大测程测试的新方法．并对两具测距机分别进行了室外消光比、室内时序增益系数比、最大测程的测试,对两者的结果进行了对比。最后针对本测试系统的组成进行了误差分析。结果证明,新的检测方法可以客观、真实、准确地测量1．06μm和1．54μm两种波段的脉冲激光测距机的最大测程,测试结果受天气条件和目标特性影响小,也不受脉冲激光测距机增益电路的影响,且测量精度高,重复性好,操作方便可靠。同时还可对激光测距机测程范围、测距精度、选通范围及选通精度、距离分辨率等主要性能参数进行模拟测试。     

激光跟踪测距三维坐标视觉测量系统建模

提出了一种激光跟踪测距视觉坐标测量系统,主要由摄像机、激光测距仪、计算机和光笔组成.测量时摄像机测量光笔上各光反射点的方向,激光测距仪跟踪捕捉并测量出某一光反射点到激光测距仪的距离,由测得的方向和距离计算出光笔笔尖接触点的三维坐标.根据n点透视问题(PnP)原理建立了系统的数学模型,激光测距仪测得的距离参数的引入,使得该数学模型可以线性求解,而且解具有唯一性.依据冗余技术给出了被测点三维坐标的求解方程组及其解法.和单摄像机视觉坐标测量系统的比对实验结果表明:在Z、Y和X轴方向上的测量稳定性精度可分别提高0.366、0.031和0.011 mm.     

光线偏折对激光测量火焰温度场干涉图的影响

以燃烧数值模拟所获得的层流乙稀扩散火焰的折射率和温度数据为基础,利用所获得的离散数据和折射率公式,得到了任意光线在火焰单一高度平面上圆域范围内前进的详细过程。分析了由于折射率不均匀造成的光线偏折对利用激光全息干涉法测量火焰温度场干涉图的影响;给出了不同平行光条数和不同离轴距离光线的偏移情况;对实验中激光穿过火焰区域后的高亮边界现象进行了讨论。计算和分析表明:利用该算法可以计算出任意光线前进的详细数据;不同平行光条数和不同离轴距离光的偏折效应不一样,离轴距离越大,光的偏折效应越明显;激光穿过火焰区域后的高亮边界现象是由于光的偏折造成的,为干涉图像处理中相位的提取提供了依据。     

空心新型光阱的实验研究

介绍了用锥镜法和取高级衍射光斑法来实现空心光阱的实验方法。用实验定性地证明了空心光阱轴向捕获力高于实心光阱。用图像分析法比较了空心光阱与实心光阱近中心横向光阱刚度 (光焦点附近小范围内的光阱横向刚性程度 ) ,表明同等条件下空心光阱的近中心横向光阱刚度弱于实心光阱。用流体力学法测量光阱的逃逸阱力随光功率的变化 ,表明同等条件下空心光阱的逃逸阱力大于实心光阱 ,因此空心光阱操纵微粒具有更高的稳定性。同时指出了空心光阱具有更低的热损伤 ,在低倍物镜下空心光阱具有更高的实用价值 ,以及空心光阱适于更加高精度的实验操作     

激光阵列光源角度多样性抑制散斑方法

搭建测试系统,对宽面源单管半导体激光器（LD）和其组成的二维阵列光源的远场散斑特性进行了测量。使用方形光阑对激光二极管发出的照明光斑进行选择,测试不同位置的光斑的散斑对比度,实验结果表明随着光阑的移动,不同位置处光斑的散斑对比度没有明显的变化趋势,光斑的散斑对比度与光斑的选择区域无关。实验中使用4颗LD组成二维阵列光源引入非相干光源和角度多样性,调节LD与屏幕之间的距离改变相邻LD入射至屏幕的光的夹角,固定CCD物镜相对屏幕的张角,实验结果表明只有当入射光夹角大于物镜相对屏幕张角时,测试的散斑对比度会降低一个1/M^1/2因子。     

非制冷焦平面热像仪获取脉冲CO2 激光光斑研究

采用漫射红外成像法对脉冲CO2激光光斑进行了测量，分析了电扫描体制非制冷红外焦平面热像仪获取窄脉冲CO2激光光班的机理，解释了出现半光班现象的原因；并采用同步发射激光技术，保证了单次激光脉冲的完整、稳定捕获，得到了脉冲CO2激光相对光强分布及相关光束质量参数。     

变焦彩色CCD成像系统的激光外场干扰实验

开展了变焦彩色CCD成像系统的激光外场干扰实验,测得了半导体激光（750 nm）对变焦距（17~187 mm）彩色CCD相机的干扰效果;同时利用典型的激光干扰CCD模型,完成了对实验结果的验证与理论分析。理论与实验结果表明:750 nm激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象;在激光辐照条件相同情况下,光学系统焦距f越大,被光阑截断的激光就越少,到靶的激光功率密度就越高,CCD靶面的光饱和面积就越大;光学系统焦距f为17 mm时,CCD靶面的光饱和面积为0.33 mm0.29 mm,而当光学系统焦距f增大至120 mm时,CCD靶面的光饱和面积为1.8 mm1.2 mm。仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。研究结果将对CCD器件的实际应用具有一定的指导意义。