模式匹配对光学谐振腔透射精细度的影响

法布里-珀罗扫描干涉仪具有很高的光谱分辨本领，具有广泛的用途．它可以用作光谱仪观测激光器的输出模式，可以作为鉴频器与稳频电路配合稳定激光频率，还可以利用它的透射谱线来测量谐振腔镜的反射率等光学参数．一般用作光谱仪和鉴频器的法布里-珀罗干涉仪均选用共焦谐振腔，而作为一种测量手段时，谐振腔则可能是任意的非对称谐振腔，由于扫描干涉仪是通过对其透射谱线的观察来工作的，透射谱线的精细度直接影响扫描干涉仪的应用效果．虽然从理论上共焦谐振腔对任意的高斯光束均可以实现自再现，不存在模式匹配问题，但由于共焦腔长L一…     

高反射率镜片的反射率测量的误差分析

高反膜反射率的精密测定,对于改进涂膜工艺,提高膜层质量,开展膜层应用,都具有重要的意义,特别是对于抗高功率激光破坏膜层的研制尤为重要．近年来,随着激光技术的发展,反射率的测量方法和精度也在发展和提高．常用的测量高反射率的方法一般均以光学谐振腔为基础,如通过测定谐振腔的衰减时间来确定反射率的时间衰减法,利用光延迟线的测量法,光腔衰荡光谱方法及利用光学谐振腔的精细度测定的方法等等．由于激光反射镜对待反膜的反射率要求越来越高（＞９９．９％）,高反射率的测量精度也要求越来越精确,对各种测量方法的误差分析…     

进一步提高激光频率稳定度的新技术

对高精度激光光谱学和许多物理常数的测量而言 ,发射极确定波长的激光至关重要。比如 ,光学时钟利用原子的光学共振确定时钟频率。如能进一步减小激光的“谱线宽度”,则可望进一步提高精度。美国国家标准技术研究院的 B.Young和同事们建立了一种发射可见光的谱线宽度比以前窄 1 0倍的激光器。每一激光器的核心部分是使光束来回反射 ,并激起更多光发射的共振腔。在许多类激光器中 ,共振腔由所谓法布里 -珀罗干涉仪中的两块平行反射镜组成。这种共振腔内可建立几种不同光波长 ,而且这种原始激光器内各种“模式”的相对相位可能是变化的。但利…     

啁啾布喇格光栅法布里-珀罗滤波器

为了获得窄的自由光谱范围和可控的精细度,采用了将平行双通道波导用啁啾布喇格光栅完全反向耦合,在耦合区入口处制作解理面反射镜的方法,将光栅色散引入法布里-珀罗腔内,同时保持了解理面反射镜对精细度的控制.得到法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围不仅决定于腔长,还决定于色散,通过调整光栅参数获得在大范围内可控的自由光谱范围.数值模拟和分析结果表明,这种啁啾布喇格光栅法布里-珀罗滤波器可以在传统双镜法布里-珀罗滤波器尺寸下获得千倍量级压缩的自由光谱范围,而精细度的调整不影响自由光谱范围.     

高反膜镜片参数的精确测量

在利用光学谐振腔测量高反射率镜片的方法基础上，由光学谐振腔的透射谱和反射谱特性，定义了透射－反射比值谱函数，通过对其精细度的测量，可精确求出高反射率镜片的透射率和吸收损耗。     

基于光纤光栅F—P腔的相位跟踪系统

在对光纤光栅法布里-珀罗(F-P)腔的反射光谱特性进行理论分析的基础上,建立了一种基于弱反射率、长腔长光纤光栅F-P腔的新颖传感系统,并提出了一种适用于该系统的有效解调方法-相位跟踪解调.相位跟踪系统的原理是利用光纤布喇格光栅(FBG)反射波长的漂移特性来测量干涉条纹的数目.用数字跟踪器与条纹积分信号保持相位的平衡,而条纹的积分信号是通过宽带超发光二极管(SLD)的波长调制得到的.实验表明,这种新颖的传感系统可实现应变的精确测量,且这种相位解调方法可应用于其他的干涉系统中,具有很高的可靠性.     

高平均功率TEA CO_2激光器的快速电控调谐

高平均功率ＴＥＡＣＯ_２。激光工程要求激光器在四个跃迁带（００°１—１０°０带和００°１—０２°０带的Ｐ支和Ｒ支）之间进行快速的发射跃迁带选择．本文探讨采用低锐度的法布里－珀罗调制器作为输出反射镜进行快速电控调谐的可行性．主要研究结果如下：１）研究了法布里－珀罗调制器的透射率和反射率的频率选择性．将法布里－珀罗调制器调谐的激光器分为两类;第一类是在激光谐振腔内插入倾斜的法布里－珀罗调制器,基于透射率的频率选择性实现调谐,该方案称为“透射式方案”;第二类是采用法布里－珀罗调制器作为激光谐振腔的输出…     

激光线性扫频法快速标定法布里-珀罗标准具参数

法布里-珀罗标准具是一种精密的光学仪器,其光谱窄、精细度高,广泛应用于精细距离的测定、信号的检测分析等。标准具其自身参数的快速测量和准确标定成为诸多光学研究必不可少的步骤。针对法布里-珀罗标准具参数测量,设计快速标定实验方案,采用窄线宽(线宽1 kHz)激光光源,数字示波器采用泰克DPO4104B(1 GHz,5 GS/s)进行采样存储,直接利用屏幕图像测试并计算标准具的主要参数指标。准确标定了所测法布里-珀罗标准具的自由谱宽、半高全宽、精细度、品质因数以及扫频常数,比较分析了两种不同测试方案所得到结果。为开展法布里-珀罗标准具参数的快速准确标定提供技术参考。     

激光稳频的共焦法布里-珀罗干涉仪

针对多普勒激光雷达激光源短期频率漂移低于1 MHz的要求,设计了一种共焦干涉仪作为频率标准进行稳频。通过对三种不同材料制成的共焦法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪中心频率随温度漂移情况进行分析对比,选用零膨胀微晶玻璃材料制作共焦法布里-珀罗干涉仪,腔镜和隔离器通过光胶的方式进行组合,并且置于温控精度优于0.01 K的双层密封温控箱中。经过实验测量,共焦法布里-珀罗干涉仪的自由光谱范围为370 MHz,透射谱半峰全宽(FWHM)为1.7 MHz,精细度为220。采用该共焦干涉仪进行稳频,理论稳频精度可达0.15 MHz,满足激光多普勒雷达单频激光源的稳频要求。     

变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉腔反射率确定方法

变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉光谱成像系统获取的干涉条纹承载着目标重要的干涉信息,其正弦性的好坏和调制度的高低直接影响了目标干涉信息的提取。而变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉腔材料的反射率值是变间隙F-P干涉光谱成像系统的重要性能参数。为提高变间隙F-P干涉光谱成像系统整个系统的性能,从系统干涉条纹的正弦性和调制度两方面约束了变间隙F-P干涉腔反射率值的选取。文中分别建立了干涉条纹正弦性和调制度与变间隙F-P干涉腔材料反射率之间的数学关系,并给出合理地目标函数,以确保干涉条纹正弦性和调制度同时达到相对最佳值时,变间隙F-P干涉腔材料的反射率最佳。此外,搭建了长波红外变间隙F-P干涉式光谱成像系统,采用测量聚丙烯薄膜的光谱透过率实验验证了上述理论分析的正确性。     

采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔光纤激光器

提出了一种采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔激光器,该激光器采用环形腔结构,两个耦合比为30:70的耦合器和一段2 m长的未泵浦掺铒光纤构成F-P光纤环滤波器,F-P光纤环滤波器产生的梳状谱,可以增大激光模式之间的自由光谱范围（FSR）,在一定程度上减小跳模现象的发生,有利于模式的稳定。研究表明,通过对掺铒光纤的优化和耦合器的选择可以提高F-P光纤环滤波器的精细度,而F-P光纤环中的未泵浦掺铒光纤起到饱和吸收体的作用,使输出激光的线宽得到有效压缩。将保偏光纤光栅和F-P光纤环滤波器共同应用于环形腔掺铒光纤激光器,在室温下得到了3 dB线宽均小于0.07 nm（实验室光谱仪最小分辨率）的窄线宽双波长输出。在2 h的观测时间内,最大峰值功率波动小于0.4 dB,具有良好的稳定性。     

PDH技术中F-P腔特性对鉴频曲线的影响

详细介绍和分析了基于Pound-Drever-Hall(PDH)方法的激光器稳频技术.仿真分析了法布里-珀罗(F-P)腔镜面反射率及腔内损耗对鉴频曲线的影响,当反射率为0.2、不考虑腔内损耗时,鉴频曲线线性动态范围和灵敏度分别为9.6 MHz和0.2 MHz-1.与此同时,当腔内损耗为1%时,线性动态范围和灵敏度变化为14.5 MHz和0.05 MHz-1.结果证明了镜面反射率及腔内损耗都会对鉴频曲线产生显著影响.     

激光传感通信技术的智慧医疗监测系统

将激光传感通信技术应用在智慧医疗监测领域,设计高监测精度、高传输速率的智慧医疗监测系统。利用激光传感技术设计体温测量模块,模块采用F-P腔匹配滤波解调方法,泵浦源发射光产生宽带光在谐振腔生成激光,抵达光栅后原路反射到达F-P腔中心波长解调,光电探测器接收光栅反射光与F-P腔透射光的卷积,获取体温监测信号;激光跳频通信模块FPGA以串口为中介发送、接收医疗数据,模块的ASK基带编码激光调制依据调制激光循环频率随调制信号基带频率的变换的原理,计算可变基频调制信号,实现医疗数据通信传输。得到以下实验结论:体温测量模块能够提升中心波长,节约模块测量人体体温用时;激光通信模块可连续传输医疗数据,运行稳定。     

1550 nm高效窄线宽光纤激光器

研制了一种采用双光纤光栅法布里-珀罗(FBG F-P)腔选模的线形腔结构窄线宽光纤激光器.激光器以高掺杂Er3 光纤为增益介质,结合非相干技术,利用全光纤型法拉第旋转器(FR)抑制空间烧孔效应,通过2个短FBG F-P腔选模,产生了稳定的1 550 nm单频激光输出.采用两端976 nm LD抽运方式,阈值抽运光功率为11 mW,在抽运光功率为145 mW时输出信号光功率为73 mW.光-光转换效率为50%,斜率效率达55%.采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽,实验中使用了10 km单模光纤延迟线,由于测量精度的限制,得到线宽小于10 kHz.研究表明,这种光纤激光器具有输出功率高、线宽窄和信噪比高的特点,可用于高精度的光纤传感器系统.     

自发发射因子在外腔半导体激光器的模式选择和线宽压缩过程中的作用

本文提出并论证外腔模式自发发射因子急剧减小使模式选择所需的增益差和光场相位噪声皆急剧减小是外腔半导体激光器具有优异的纵模选择和线宽压缩性能同时又具有严重不稳定性的统一的关键性物理根源。     

基于相位调制器的宽带窄线宽的线性调频激光源的产生

提出了一种基于相位调制器(PM)和可调谐光滤波器产生线性调频激光信号的方法。该方法利用带有基频的微波线性调频信号作为相位调制器的驱动信号,窄线宽的激光种子源经相位调制器调制后产生一系列的宽带线性调频激光信号。通过可调谐光滤波器抑制其他边带保留所需阶次的线性调频激光信号。实验结果表明:当光滤波器保留正二阶调频激光信号时,获得了调频带宽为2 GHz、调频速率为6 THz/s的线性调频激光信号。在观测时间为1 ms时,测得的线性调频激光信号的瞬时线宽为3.2 kHz。该方法结构简单,易于实现,并且对调频连续波激光雷达、相干光谱分析等测量应用有重要意义。     

采用F-P干涉腔的高分辨率半导体激光线宽测量

本文报道一个分辨率可达20MH_g的F-P扫描干涉法线宽测试实验系统.该系统调试简便、重复性好,可以用于LD高速调制和线宽压缩中的谱线分析.文中还详细讨论了测量定标方法.     

采用扫描谐振腔进行腔内振铃红外吸收光谱研究

提出了一种新型的连续激光振铃吸收光谱方法，采用由高反射率腔镜组成的谐振腔作气体吸收池，通过压电晶体对谐振腔以4Hz频率进行扫描调制，对连续波激发光源在一定光谱范围内以0．001Hz的低重复频率进行同步光谱扫描，让振铃腔与激光频率形成共振．通过探测腔模的透射峰光强，获得光谱信息．采用该技术在0．5mbar的极低气压下，探测到CO2在6537cm^-1和6577cm^-1附近的弱吸收谱线(10^-27.10^26cm^-1／(molecute．cm^-2)，其检测灵敏度远高于常规红外吸收光谱方法，为气态原子、分子和离子的微量探测提供了高灵敏度的光谱分析方法。     

蓝紫光的腔增强空气喇曼光谱

喇曼光谱是一种无损、快速检测物质成分的方法。为了提高监测灵敏度, 对408nm波段半导体激光器的腔增强自发喇曼散射进行了研究。利用输出功率500mW、线宽0.9nm的408nm半导体激光器作激发光, 把激光耦合入共焦球面镜腔, 两面共焦球面镜的反射率分别为96.5%和99.5%, 部分激光返回半导体激光器形成光反馈, 半导体激光器与共焦腔形成共振。对装置的光反馈过程进行了探讨, 并对外腔的模式匹配和频率匹配分别进行了分析。结果表明, 共焦腔内功率达到15W, 功率增强了30倍; 用90°探测构型收集喇曼信号, 完成了空气喇曼信号检测; 1s积分时间, 获得N₂信号900个计数。此共振增强腔大大增强了喇曼散射信号, 有潜力应用于多种气体的在线检测或高灵敏度检测。