新型锁模铒光纤激光器设计及脉冲动态研究

实验研究了锁模铒光纤激光器中的脉冲动态状态参数,将一个正弦强度调制的连续波激光注入到光纤激光器中,实现了增益的调节脉冲能量、中心频率及中心脉冲时间的测量系统中耦合参数决定了相位增益的大小。基于实验测量结果,评估了自由运行频率梳线宽、反馈频率稳定性及量子噪声的限制因素,讨论了光纤激光器的优化。     

全固态频移反馈激光器的谱宽稳定特性

从速率方程出发,把激光介质的增益带宽以环程频移量为单位划分为若干频带并进行移频处理,仿真分析了基于Nd∶YVO4介质的频移反馈(FSF)激光器在连续输出情况下的特性,给出了在改变抽运功率水平、声光调制器(AOM)衍射效率、环程频移量、介质增益带宽等条件下频移反馈激光器的输出谱宽、频谱位移等的仿真计算结果。实验中,采用端面抽运驻波腔结构并以声光调制器作为腔内移频器,构建了基于Nd∶YVO4介质的全固态频移反馈激光器,实验研究验证了理论计算的结果,并得到了1 W以上的连续激光输出。研究结果表明频移反馈激光器的输出频谱在不同抽运水平下具有谱宽基本稳定的特点。     

高稳定度窄线宽激光器的研究

介绍了3种不同类型的高稳定度窄线宽激光器的研究进展.基于Littman结构和饱和吸收光谱稳频技术,研制了稳频外腔半导体激光器系统,输出波长为780.2 nm,频率稳定度1 MHz,不失锁时间大于12 h.利用边带稳频技术将分布反馈(DFB)激光器的输出波长稳定在Cs原子的吸收谱线的边带处,引入数字信号处理器(DSP)全数字稳频控制技术,实现了自动找频和稳频,获得波长为852.3 nm的稳频激光输出,24 h内频率漂移为±2 MHz.利用国产磷酸盐玻璃光纤作为增益介质,实现了一台高功率单纵模光纤激光器,制作的厘米级激光器实现了最大输出功率100 mW,利用外部光反馈实现单偏振运转,测得输出线宽为2 kHz,偏振消光比优于35 dB.     

基于TDLAS的纳米光纤甲烷传感器

展示一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）的微型化纳米光纤甲烷传感器。在比尔-朗伯定律的基础上，选择1.6μm附近的甲烷吸收线，对分布式反馈半导体激光器（DFB-DL）进行波长调制，使用锁相放大器解调出二次谐波信号，建立一套完整的基于纳米光纤的TDLAS系统。使用该系统测量室温下不同入射功率和不同压强对二次谐波信号的影响，同时获得了该系统的压力展宽系数和压力频移系数，发现直径较小的纳米光纤可以对甲烷产生更强的吸收。所设计的纳米光纤传感器是一个在低功率条件下进行微量气体测量的有力工具，在气体种类分析和定量分析方面有着巨大的应用潜力。     

1.06μm注入锁定增益开关半导体激光器特性分析与功率放大研究

报道了1.06 m增益开关半导体激光器的详细特性分析和功率放大研究。用高频正弦信号调制中心波长1.06 m的F-P腔半导体激光器得到脉宽约为100 ps、平均功率约为20 mW,重频从500 MHz到2 GHz连续可调的稳定短脉冲激光输出。采用注入锁定改善增益开关半导体激光器的输出特性。研究和分析了调制信号的频率、功率和偏置电流的大小以及注入锁定的功率、温度对激光器输出特性的影响。将该激光器作为种子,用108 W的抽运光进行两级全光纤功率放大得到了82 W的高功率输出,光光转换效率达到76%。     

采用移频反馈的SOA多波长光纤环形激光器

文章报道了一种基于移频反馈的半导体光放大器(SOA)多波长光纤环形激光器,其环腔内插入声光调制器作为移频器,用自制的光纤马赫-曾德干涉仪进行梳状滤波,在输出光谱1.5 dB带宽为21.7 nm范围内,获得了间隔50 GHz的54个稳定的多波长连续光激射,消光比为28 dB.该激光器具有工作稳定性好、输出光谱宽和不同波长功率平坦度高的优点.实验证明,移频反馈技术能够实现激光器不同起振波长间的增益均衡,使输出光谱带宽增大21.7%.     

同步抽运锁模的掺镱光纤激光器

同步抽运锁模是一种调制增益的锁模技术，就是调节抽运光的调制频率使之等于激光器纵模间隔的整数倍。通过对抽运光源半导体激光器的驱动电流进行正弦调制，实现了掺镱光纤激光器(YDFL)的同步抽运锁模。通过调整抽运激光器的调制频率，在相应于二次谐波锁模，4阶有理数谐波锁模条件下分别得到了较窄的脉冲输出。对重复频率625kHz的二次谐波锁模脉冲序列，脉冲宽度小于20ns，约为抽运光宽度的1／40；平均输出功率2．34mw，能量转换效率约为5％。     

用于产生THz波和黄激光的全固态激光器

近年来全固态激光技术得到迅速发展,从而大幅度提高了其性能,扩大了其应用领域范围.介绍了全固态激光技术的一些最新重要进展:比较了已有的基于全固态激光器产生THz波的方法与基于半导体量子阱级联激光器、LN晶体、CO2激光器和光纤激光器等方法,提出一种基于单直线型谐振腔全固态激光器的高效、使用方便的新型THz波源;综述可见光全固态激光器研究开发的新进展,重点介绍基于腔内移频和倍频机理黄激光器和基于腔内拉曼移频和倍频的黄激光器的研究最新进展;同时介绍用LDA直接端面抽运板形激光介质轴对称输出的新型激光谐振腔、籽激光注入Q开关单纵模激光器、冷却激光介质的透明散热器、调Q锁模激光器的调制器等项技术的最新研究成果.     

掺磷光纤拉曼激光器数值模型和实验

介绍了一种以掺磷光纤为增益介质的典型双级拉曼光纤激光器的结构以及数值模型。模拟了利用1061nm的掺磷双包层光纤激光器为抽运，经过双级拉曼频移产生阈值功率约为1W，波长为1480nm的激光输出。     

采用射频调制实现对单频激光器频率噪声的抑制

在使用铷原子饱和吸收谱线作为激光频率参考进行稳频的激光稳频系统中,环路带宽是影响激光输出频率噪声的重要因素之一。对激光稳频系统中限制环路带宽的主要因素进行分析,使用射频调制信号直接调制商用外腔半导体激光器的高速电流调制端来对激光稳频系统的环路带宽进行拓展。根据对稳频环路的分析,合理设置反馈电路,实现激光稳频。使用低频谱分析仪对稳频后的鉴频信号进行分析,发现带宽拓展后,在傅里叶频率为5kHz处对频率噪声的抑制度达到了20dB以上。通过将该稳频激光器输出的激光与锁定在极稳恒温晶振上的飞秒光学频率梳进行拍频,测量了该稳频激光相对光梳的频率噪声,测量结果与直接分析鉴频信号的结果吻合。经过测量,通过拓展带宽抑制频率噪声,稳频激光器的短期频率稳定度得到改善。最后,测量了稳频激光相对于锁定在恒温晶振上的飞秒光学频率梳的频率稳定度,Allan方差在平均时间1s时达到4.52×10~(-12),在平均时间20s时达到1.65×10~(-12)。     

Comb generation bandwidth for frequency-shifted feedbacksemiconductor lasers

An analytical expression is obtained for the comb frequency bandwidth in frequency-shifted feedback (FSF) semiconductor lasers. In contrast to previous theoretical predictions, it is found that the achievable bandwidth and a figure of merit, defined for maximizing the product of the bandwidth and output power for the FSF laser, are mainly determined by the spectral width of the gain. It is thus expected that semiconductor lasers, with their high net gain and ease of operation, will offer significant advantages over other laser systems for the application of FSF     

微片激光器移频回馈成像技术及其应用

微片激光器移频回馈成像技术是一种新兴的相干光成像技术,具有灵敏度高、相位可测量、系统结构简单等特点。该项技术可与共聚焦成像、超声调制光学成像、光学合成孔径成像等多种成像技术相结合,在微器件结构测量、生物组织成像、强散射成像等多个领域得到了应用。文章概述了激光器回馈技术的发展过程,详细介绍了微片激光器移频回馈成像技术的理论模型、研究进展及应用情况,并对该技术存在的问题进行了分析。     

利用1.58μm半导体激光器测量CO气体浓度的理论研究

为了高精度、快速和实时测量冶炼炉中的CO气体浓度.采用1.58μm波长的分布反馈激光器和扫频技术来测量CO的吸收峰值处的谐波,理论分析了1次谐波和2次谐波最大值的混合计算来表示气体浓度的结果和实验验证,取得了扫描频率、调制度与谐波相对强度的数据.结果表明,这种混合计算方法有效克服了激光器的老化、离散性和调制度波动对测量...     

Injection-locked semiconductor lasers with delayed optoelectronicfeedback

Optical injection and optoelectronic feedback are efficient techniques to externally control the spectral characteristics of a semiconductor laser. This paper presents theoretical and experimental results about the effects of a delayed optoelectronic feedback loop on the stability of an optically injected diode laser. In particular, negative feedback configurations (out-of-phase carrier reinjection) are shown to widen the injection-locking domain of the laser and reduce its unstable region. On the contrary, in positive feedback configurations (in-phase carrier reinjection), the laser diode generates a modulation with tunable multigigahertz frequency     

Self-pulsation in multielectrode distributed feedback lasers

Measurements on multielectrode distributed feedback (DFB) lasers without a saturable absorber reveal the existence of a self-pulsation (SP) regime. In this regime, the laser remains in the same single-longitudinal mode with simultaneous intensity and frequency modulation. The laser spectrum is similar to that of a current-modulated single-mode laser. At the up-limit of the SP regime, the behavior between the output power and the injection current becomes bistable. In one branch of the bistable loop, the SP laser presents a very large spectrum without distinguishable peaks, a kind of chaotic state with coherence collapse. A qualitative explanation based on the effective differential gain is given for the origin of SP and associated phenomena in these lasers     

Optical frequency domain ranging by a frequency-shifted feedbacklaser

This paper describes the theoretical and experimental study of a new technique for optical frequency domain ranging (OFDR) by a frequency-shifted feedback (FSF) laser. In conventional OFDR, a frequency chirped single-mode laser is used as a light source to convert a distance into a beat frequency, and a tradeoff exists between measurement range and resolution. The FSF laser output consists of periodically generated chirped frequency components whose chirp rate is faster than 100 PHz/s (P=10¹⁵), By use of the FSF laser, the tradeoff is removed and long-distance high-resolution OFDR is realized In the experiment, a distance of 18.5 km was measured with a resolution of 20 mm     

分布式反馈激光器调制特性研究

为了深入了解分布式反馈激光器（DFB）的发光机理与调制特性,通过理论分析和实验对DFB的调谐特性进行了研究。得到FITEL和JDS Uniphase两款激光器调制电流与输出中心波长的对应关系和两种确定系数不同的拟合方程,证明了这两款DFB激光器在实际应用中存在非线性关系。结果表明,FITELFRL15DCWD-A82激光器的3dB带宽与驱动电流幅值关系为3.715pm/mA;该调制结果优化了该激光器的可用相干长度,并验证了驱动信号频率变化不影响3dB光谱宽度。对DFB激光器低频调制特性的定量分析结果可为相干检测系统驱动电路设计提供实验依据。     

频率-振幅调制相位差对TDLAS 2次谐波线型的影响

为了研究频率-振幅调制(FM-AM)间相位差对TDLAS 2次谐波信号及线型的影响,采用考虑残余振幅调制的波长调制光谱技术计算方法,推导出了考虑FM-AM相位差的2次谐波信号的理论计算公式,并模拟计算了FM-AM相位差对谐波信号线型造成的影响。结果表明,2次谐波信号正峰值、左右负峰值、基线值均随FM-AM相位差发生变化,而左右负峰的间距不受其影响,保持不变。该计算结果对TDLAS气体检测有重要的意义。     

Intensity modulation technique using a directly frequency-modulatedsemiconductor laser and an interferometer

Harmonic distortion in semiconductor laser direct frequency modulation is described with the aid of a nonlinear differential equation for the photon density including gain damping. Curves are presented showing the fundamental, second-order harmonic and third-order harmonic FM responses. It is found that systems using a frequency-modulated laser and an interferometer would exhibit lower distortion levels than those using direct intensity modulation of the laser diode