半导体激光阵列“Smile”效应下快轴准直镜的装调

针对3种典型"Smile"形态的半导体激光阵列(LDA)如何装调快轴准直镜的问题,开展"Smile"条件下快轴准直实验定量研究。利用光纤近场扫描法和最小二乘法获得LDA的"Smile"值,采用Zemax非序列模式,模拟"Smile"下LDA的快轴准直。结果表明,LDA的"Smile"大小及形态分布影响准直镜装调位置,透镜光轴需要与LDA匹配,否则会造成光束质量的劣化。这为实际掌握LDA的快轴准直安装提供一种思路,为进一步集成高功率高光束质量的大功率半导体激光器提供了理论和实验基础。     

半导体激光阵列“Smile”效应下快轴准直镜的装调

针对3种典型“Smile”形态的半导体激光阵列(LDA)如何装调快轴准直镜的问题, 开展“Smile”条件下快轴准直实验定量研究。利用光纤近场扫描法和最小二乘法获得LDA的“Smile”值, 采用Zemax非序列模式, 模拟“Smile”下LDA的快轴准直。结果表明, LDA的“Smile”大小及形态分布影响准直镜装调位置, 透镜光轴需要与LDA匹配, 否则会造成光束质量的劣化。这为实际掌握LDA的快轴准直安装提供一种思路, 为进一步集成高功率高光束质量的大功率半导体激光器提供了理论和实验基础。     

基于高速单光子探测的光时域反射测量

针对传统光时域反射仪(OTDR)激光出射功率高、累计时间长、测量分辨率低的问题,提出了将高速InGaAs/InP雪崩光电二极管单光子探测器应用于光时域反射测量的方法.单光子探测器的工作重复频率为1 GHz,可实现"准连续"探测,无需扫频即可快速捕获单光子水平的回返光信号并输出.该方法实现了出射光脉冲宽度为50 ps、峰值功率为10 mW,测量距离为50 km,距离精度小于10 cm,且事件盲区小于1 m的光时域反射测量.     

用于空间望远镜的大口径高衍射效率薄膜菲涅尔衍射元件

为满足空间成像领域对大口径、轻量化、高衍射效率光学衍射元件的需求,研究了薄膜衍射元件微结构设计及制作工艺。应用Zemax光学软件设计了320 mm口径,F/#100的四台阶薄膜菲涅尔衍射元件,并利用Matlab软件将连续位相结构转化为离散化台阶分布。研究了薄膜菲涅尔衍射元件的制作技术,选用透明聚酰亚胺薄膜作为基底材料,以石英玻璃作为复制模板,通过多次旋涂的方式实现了厚度为20 m的衍射薄膜制作。应用Solidworks软件设计并加工薄膜支撑装置。测量复制基板及薄膜对应区域的微结构,实验结果表明条纹线宽转移偏差小于1.3%,台阶深度偏差小于8.6%。搭建光路测试在波长632.8 nm处衍射效率平均值为71.5%,达到了理论值的88%。实验结果表明,制作的薄膜重量轻,复制精度高,并且具有高衍射效率,满足空间望远镜的应用要求。     

MEH-PPV和PFO发光薄膜的光学常数和厚度测定

采用单反射率曲线拟合的方法,测定了聚合物电致发光器件(PLEDs)巾常用的发光聚合物poly[2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MEH-PPV)和poly(9,9-dioctylfluoreny-2,7-diyl)(PFO)的光学常数和薄膜厚度.基于Forouhi-Bloomer(FB)色散模型,拟合得到了两种聚合物在可见波段的光学常数以及薄膜厚度.折射率和光学带隙的拟合结果符合文献报道的数值,各薄膜物理厚度的拟合值同样符合台阶仪的测量值,两者偏差小于4%.最后,对反射率测量过程中薄膜表面散射引起的损失对拟合结果的影响进行了讨论.     

光学平行平板平行度的测量方法

光学平行平板的平行度,一般用干涉仪、自准直仪或测角仪度盘度量,视要求精度而定。测量诸如锗窗板之类可见光不透明的光学元件,用可见光干涉测量的常规技术一般不能使用。为此设计了一简易方法来测量它们的平行度。     

用透过率测试曲线确定半导体薄膜的光学常数和厚度

介绍了一种简单而准确地确定薄膜光学常数和厚度的方法.借助于Forouhi-Bloomer物理模型,用改进的单纯形法拟合分光光度计透过率测试曲线,获得半导体薄膜的光学常数和厚度.对射频磁控溅射和直流反应溅射制备的玻璃基板上的α-Si和ZnO薄膜进行了实验,拟合的理论曲线和实验曲线吻合得非常好.计算得到的结果与文献报道的结果和台阶仪的测量结果一致,误差小于4%.该方法对无定形或多晶的半导体薄膜都适用,也可以用于计算厚度较薄的薄膜.     

消谱线弯曲PGP型成像光谱仪系统设计

针对棱镜-光栅-棱镜(PGP)型成像光谱仪谱线弯曲(Smile)难校正的问题,提出了一种利用狭缝离轴和减小第一块棱镜顶角,再结合会聚镜畸变校正PGP型光谱仪谱线弯曲的方法。该方法在保留了PGP型光谱仪的布拉格(Bragg)衍射和系统共轴等优点的基础上,校正了光谱仪的谱线弯曲和色畸变(Keystone)。在相同的技术指标下,对传统型和改进型PGP模型做了谱线弯曲对比。为了验证该方法的可行性,设计了一款光谱分辨率为2.8 nm的光谱仪,点列图均方根(RMS)半径小于8 μm,满足成像质量要求,Smile为1.50 μm、Keystone为3.52 μm,均小于0.2倍像素。设计结果表明,通过减小棱镜顶角校正中心波长的Smile,利用狭缝离轴实现光谱仪系统共轴,利用会聚镜畸变校正剩余波长的Smile可以有效校正PGP型光谱仪的谱线弯曲。     

激光自准直仪

1.前言 自准直仪在光学领域中是具有代表性的测量装置。该测量仪器可以测量棱镜的角度和平行平板的平行度,载物台的直线度以及透镜的焦距等,应用广范。它可以用简单的结构进行高精度测量,但随着近年来光学部件和光学仪器的发展越来越复杂化以及高性能化,测量也要求有更高精度。     

衍射光学元件的扫描刻蚀深度在线检测

基于楔形光学平板的等厚干涉原理,提出了一种透射衍射光学元件扫描离子束刻蚀深度的在线检测方法,用一块与被刻蚀光学元件材料相同的楔形薄片作为陪片,在刻蚀过程中将其遮档一半,利用陪片等厚条纹的错位去测量其刻蚀深度,从而间接检测出被刻蚀光学元件的刻蚀深度.在KZ-400大型离子束刻蚀装置上建立了这种在线检测装置.多次实验表明,在线检测结果同台阶仪的测量结果基本吻合,二者相差不超过10 nm.本检测方法能够可靠、准确地用来确定刻蚀终点,已经成功应用于位相型Ronchi光栅等大口径位相衍射光学元件的刻蚀制作.本方法还可以用于对其他透明材料的微结构进行扫描刻蚀深度在线检测.     

半导体激光器阵列的“Smile”效应对光束质量的影响

建立"Smile"效应条件下半导体激光阵列近、远场模型,将光纤近场扫描法与高斯光束传输理论相结合,从理论和实验上证明了"Smile"效应值的大小与分布形态共同决定半导体激光器阵列快轴方向实际输出光束质量,获得了不同"Smile"效应条件下半导体激光阵列快轴方向光束参数积Kf值。     

Nd3+掺杂浓度对无水冷Nd:YAG激光器输出特性的影响

无水冷Nd:YAG激光器采用一种双拱形激光二极管阵列对双棒串接的Nd:YAG进行同心泵浦,将双拱形激光二极管面阵发出的光作高斯光束处理,利用高斯光束通过光学系统的变换规律,借助计算机模拟,研究了钕离子掺杂浓度对LD泵浦的无水冷Nd:YAG激光器的荧光分布、激光建立时间、输出能量及脉宽等输出特性的影响.搭建双半环形LDA侧面泵浦的低频无水冷电光调O Nd:YAG激光器的实验平台,对Nd3+掺杂浓度分别为1%、0.8%、0.6%的激光晶体进行实验测试,给出了LD泵浦的无水冷Nd:YAG激光器的Nd3+掺杂浓度与激光建立时间、输出能量、脉宽等参量的定量关系曲线,实验结果与理论分析结果基本相符.     

Optically Powered Pressure Sensor with Optical Fiber Link

An optically powered sensor for measuring pressure which is linked by optical fiber is developed in new scheme.Its pulse positio modulation(PPM)optical signal and op-tical supply power for electronics in probe are transmitted via a single optical fiber.The opti-cal power is carried by a 1300nm laser diode(LD)and the sensing data are carried by a 850nm LED.The remote ptobe uses all CMOS chips and particular modulations(PPM and PWM).Its electrical consumption including signal manipulation and LED driven current from optically converted is less than 100μW.The laser diode supplies 5mW optical power into fhe fiber.A Photodetector converts suffichently this power into electrical power to drive the whole probe operation.The optically powered distance gets up to 500m.The novel sen-sor combines optical fiber and electronies technology into a system.Because of using the prin-ciple of ratio measurement between measured and reference signals.as well as light feedback,the system is available with high reliab,outstanding accuracy and repeatability.     

半导体激光器阵列的远场分布模型和分布特性研究

从亥姆霍兹方程出发,以单管半导体激光器(LD)分布特性为基础,提出了半导体激光器阵列(LDA)远场分布模型,模型理论仿真结果与LDA实际测试数据符合地很好,实验结果表明:在LDA能量分布95%的主要区域内,该理论模型拟合测量数据的误差小于5%.且理论模型和实验结果同时证明:在传输距离达到一定值后,LDA光束截面的光强分布在平行结平面方向一直呈双峰结构.     

50W半导体激光列阵单光纤耦合模块

利用阶梯反射镜整形技术分别对两个功率为40W的半导体激光器光束进行镜面分割,旋转重排后使用偏振分光棱镜(PBS)进行合束,最后得到功率为55.8W、耦合效率约为70%的半导体激光列阵(LDA)单光纤耦合模块,光纤芯径为Φ400μm,数值孔径(NA)为0.22。经过连续100h的正常拷机后,功率稳定。     

激光二极管的光功率数字可调控制系统设计与仿真

小型测量仪及通讯仪器通常采用激光二极管作为其光源,这是因为它具有体积小、效率高、结构简单和价格便宜等优点.但是激光二极管的运行质量,与其驱动电源的性能密切相关,电流的起伏会引起光功率的变化,这就需要高性能电源驱动系统才能获得稳定、准确可调的光功率输出.根据激光二极管的工作原理,设计了以单片机控制为核心采用模糊控制技术以及附加一路参考信号的激光二极管光功率数字可调控制系统.系统利用智能模糊控制技术,可有效实现激光二极管光功率的实时控制和显示,可以获得稳定、准确可调的光功率输出.     

25-W CW high-brightness tapered semiconductor laser-array

High-power high-brightness laser diode arrays comprising 25 tapered laser oscillators have been fabricated. The devices, based on recently developed low-modal gain epitaxial layer-structures, deliver a maximum output power of more than 25-W continuous-wave. A high beam quality uniformity is achieved with an average beam quality factor of M ²=2.6 for each individual emitter. Compared to conventional broad-area laser diode arrays the brightness of each emitter is improved by more than an order of magnitude in the slow-axis direction. These arrays have the potential to produce optical power densities as high as 1 MW/cm²     

半导体激光线阵弯曲矫正方法的理论分析与实验

半导体激光线阵(LDB)在制作和封装过程中会发生弯曲,从而引起发光弯曲,即"smile",这影响其在抽运固体激光和外腔半导体激光阵列线宽窄化中的使用.利用平凸柱面镜在一定程度上可矫正半导体激光线阵的"smile".通过几何光学方法对平凸柱面镜矫正半导体激光线阵的"smile"进行理论分析,利用不同焦距平凸柱面镜对不同半导体激光线阵的"smile"进行矫正,并通过ORIGIN软件对"smile"的矫正进行模拟,其结果与实验相吻合.结果显示,抛物线状"smile"矫正效果很好,相对矫正量高达90%,选择合适小焦距平凸柱面镜对"smile"矫正较明显且模拟误差小,修正透镜焦距参数可减小误差.