外腔反馈半导体激光器的损耗和阈值特性研究

通过对半导体激光器(LD)的损耗和阈值电流特性的分析，引入等效反射系数的概念，根据多光束干涉的原理，导出了在外腔反馈作用下LD的阈值电流公式。从等效反射系数的推导可以看出，外腔的反馈相当于增大了LD一个端面的反射率，减小了损耗，从而使LD激光振荡的阈值降低。该公式在外腔长度和激光波长可以比拟的情况下能够准确地分析反馈注入对阈值电流的影响，但是在外腔长度远大于激光波长情况下不再适用。针对实验中外腔长度较大的情况，使用光功率的分析简化了理论模型，得出了与实验结果相吻合的结论，即外腔反馈注入使LD出光阈值电流明显降低。     

LD抽运的Nd~(3+):YAG-Cr~(4+):YAG组合单晶自调Q激光器的研究

用激光二极管 (LD)连续抽运单体复合型Cr4+∶YAG Nd3 +∶YAG单晶微棒 ,获得重复频率为 10kHz ,脉冲宽度为 10ns的调Q激光输出。输出平均功率为 18mW ,实验结果与理论计算的脉冲宽度和重复频率与抽运功率之间的关系基本相符     

柱状楔形微透镜光纤与半导体激光器耦合效率研究

为了提高半导体激光器与光纤耦合的耦合效率和失配容忍度,提出了利用带柱状楔形微透镜的多模光纤与大功率单片式宽发射域半导体激光器进行耦合的新技术。采用光线追迹的方法,进行数值模拟。通过对光纤微透镜结构参数进行优化,得到了高达99%的理论耦合效率。同时,还在理论上讨论了耦合时在光线传输方向上的失配容忍度。在实验中,得到了最高为87.06%的耦合效率。     

外腔半导体激光器的空间模式特性分析

通过对宽发光截面半导体激光器(BAL)输出激光空间特性和远场分布的理论分析,并根据激光振荡的自再现原理,导出了反馈注入外腔宽发光截面半导体激光器输出激光的光场分布。计算表明外腔的反馈作用可以看作是频谱面上引入了一个带通滤波器,通过选择特定模式的频谱分量进行反馈注入,从而实现选模和改善输出激光光束质量的目的。完成了相应的外腔反馈注入宽发光截面半导体激光器的实验,获得了单瓣近衍射极限的激光输出,在工作电流为1.18倍阈值电流时,获得远场发散角为0.074°的输出激光,计算得相应的光束衍射倍率因子M2为1.16,和理论计算的结果基本吻合。     

带光纤位相共轭器的激光振荡-放大系统

介绍了采用光纤作为位相共轭镜应用于 MOPA(Master- Oscillator- Power- Amplifier)系统的初步实验 ,利用单向环形腔振荡器输出并经一级放大 ,将放大后输出激光耦合到光纤中获得了位相共轭激光输出。当重复频率在 1～ 30 Hz变化时 ,远场发散角为 0 .6～ 0 .9mrad,相应的 M2数在 1.1～ 1.6之间变化。     

工作在1341nm的LD纵向抽运腔倒空锁模Nd∶YAP激光器

报道了工作在1341 nm的激光二极管(LD)纵向抽运主被动锁模Nd∶YAP激光器。该激光器采用Nd∶YAP晶体作为增益介质,可饱和吸收体V3+∶YAG作为被动锁模器件,声光调制器作为主动锁模器件。在抽运能量50 mJ,抽运频率10 Hz的情况下获得了0.82 mJ的脉冲串输出。该脉冲串的半峰全宽为570 ns,每个脉冲间的间隔为7.7 ns,共包含约75个脉冲,单脉冲的平均能量为11μJ。采用电光晶体RbTiOPO4(RTP)作腔倒空,获得了能量为160μJ,脉宽为680 ps的单脉冲输出。采用InGaAs红外探测器测得光斑大小约为1.2 mm,激光传播因子M2约为1.5。     

主振荡功率放大激光器增益导引效应的数值模拟及分析

在增益导引的作用下,未采用任何补偿措施,主振荡功率放大(MOPA)激光器的输出光光束质量得到改善。综合考虑热效应、增益导引效应、增益饱和效应后,在MOPA系统中建立了一种新的激光放大模型,并进行了数值计算,模拟结果与已报道的实验结果符合较好。另外,计算结果表明填充因子和抽运光功率是影响输出激光光束质量的重要因素,而热效应与增益导引效应是其深层原因,这对进一步利用增益导引效应改善光束质量具有指导意义。     

LD外腔结构的传输矩阵理论分析

利用传输矩阵理论结合具体实验装置分析了外腔反馈注入系统的特性和反馈注入光束的传输特点。对准直型和会聚型两种不同的外腔结构分别进行了理论计算和比较,得出了会聚型外腔具有对外腔镜倾斜失调不灵敏的突出优点的结论。并在半导体激光器列阵的外腔实验研究中获得上述理论的验证,得到了远场分布光瓣宽度(FWHM)为0.46°,相应于光束质量为1.12倍衍射极限的激光输出。     

LD抽运的Nd3+∶YAG-Cr4+∶YAG组合单晶自调Q激光器的研究

用激光二极管(LD)连续抽运单体复合型Cr4+∶YAG-Nd3+∶YAG单晶微棒,获得重复频率为10 kHz,脉冲宽度为10 ns的调Q 激光输出.输出平均功率为18 mW,实验结果与理论计算的脉冲宽度和重复频率与抽运功率之间的关系基本相符.     

单瓣近衍射极限输出的带外腔半导体激光器

实验研究了带外腔反馈注入的宽接触条形激光器，并用光线传输矩阵分析了该外腔结构。利用闪耀光栅及耦合输出反射镜对表面未镀增透膜的半导体激光器构成外腔，选择一定模式的激光反馈注入回激光器，从而限制了其他模式在半导体激光器内的振荡，压缩了激光器输出激光的光谱宽度。当激光器驱动电流为2．7倍阈值电流时，获得230mW输出功率，0．6nm谱宽，单瓣近衍射极限的激光输出。用一平面镜代替光栅作为外腔反射镜，获得了320mW输出功率，1．5nm谱宽的单瓣近衍射极限的激光输出。