斯塔克型反常色散滤光器研究的初步进展

斯塔克反常色散滤光器（StarAnomalousDispersionOpticalFilter，SADOF）是在法拉第反常色散滤光器（FaradnyAnomalousDipersionOpticalFilter，FADOF）的基础上提出的一种新型反常色散原子滤光器，它除具有FADOF的高透射、窄线宽、易调谐和可用于成象等特点外，其工作频率可大     

钾原子滤光器在太阳高分辨率观测中的应用

太阳高分辨率速度场观测系统可用于探测日震的活动信息,对太阳内部结构的研究具有重要意义。探讨了双峰钾原子滤光器在太阳光球层速度场观测中的应用方法,即利用法拉第反常色散原子滤光器(FADOF)的高光谱分辨率和光谱稳定性等优点,采用双峰钾原子滤光器分辨来自太阳光球层钾线(769.898nm)光谱的多普勒频移,并提出用F-P标准具对透过原子滤光器的双峰信号进行光学选支,从而获得太阳光球层多普勒速度场图像。研制出双透射峰钾原子滤光器原理样机,经测试其谱型与理论谱型符合良好,满足太阳速度场高分辨率观测的需要。将此技术方案扩展到太阳的其他谱线,可实现对太阳大气多层次速度场的同时观测。     

利用原子滤光器多峰特性的卫星光链路接收新方案探讨

法拉第原子滤光器（FADOF）已被美国Thermo－Trex研究所用于卫星光链路接收系统，以法拉第原子滤光器为核心器件的"激光无线电装置"也被美国1996年技术创新《发现》奖选为入围技术．本文探讨一种新型采用FADOF的卫星光链路接收方案，该方案使用的FADOF带宽明显低于ThermoTrex研究所的带宽数据，其好处是可以减少卫星光链路建立所需的捕捉时间．FADOF带宽可以由磁场进行调谐，其带宽减小可以带来一系列好处，但其带宽受限于卫星间相对运动带来的多普勒频移．为此ThermoTrex选取FADOF带宽为0．02nm,本文利用FADOF的多峰特性提…     

反常色散原子滤光器斜入射机理及特性研究

本文首次对反常色散原子滤光器在斜入射(0~π/2)条件下的透过率、带宽和频移等特性进行了理论研究;本文还进行了斜入射的滤光器透射谱实验研究,与理论分析符合较好;这些为原子滤光器在卫星及空间光通信领域的宽视场角接收方案奠定了基础,该方案有利于空间瞄准及捕捉.     

以间接泵浦为基础的728 nm铯原子滤光器

采用间接泵浦方法研制了铯原子728 nm激发态原子滤光器。当磁场为4 G的时候,该原子滤光器的透射率为0.304%,带宽为30.9 MHz。与用直接泵浦方法实现的原子滤光器相比,用间接泵浦方法实现的原子滤光器能够达到同样的效果。该原子滤光器不仅能用在激光稳频上,将激光器的频率稳定在原子跃迁线上,还可以用在四能级主动光钟上。该方法还适用于不同波长、不同原子的激发态原子滤光器。     

LD相对于铯原子超精细跃迁线的偏频锁定

对于单纵模半导体激光器（ＬＤ）,应用往返两次通过一个声光频移系统的方法,结合铯原子饱和吸收稳频技术,实现了激光频率相对于铯原子Ｄ２线６２Ｓ１／２（Ｆ＝４）→６２Ｐ３／２（Ｆ′＝５）超精细跃迁的偏频锁定。其特点是可通过调谐声光频移系统的工作频率方便地改变偏频量,而不需要对光路进行再调整     

激光元器件、薄膜

本文首次报导一种新型超窄带、高噪声抑制的原子滤光器——Zeeman吸收型Faraday反常色散光学滤光器(FADOF/Zeeman)。 利用Rb原子在纵向磁场中对圆偏振光的吸收特性,有效地吸收掉Rb—FADOF的三个     

半导体激光器的原子法拉第反常色散光学滤波器光反馈稳频

为提高半导体激光器的频率稳定性，利用原子法拉第反常色散光学滤波器（FADOF）超窄带的选频透射特性，将其置于半导体激光器的外腔中作选频元件，采用光反馈的方法，使得透射率低的激光频率分量被抑制，透射率高的激光频率分量被加强，有效地实现了光反馈激光稳频。利用Cs原子法拉第反常色散光学滤波器工作于D2线852nm的4峰窄带透射状态。通过调节半导体激光器的温度和电流，调谐半导体激光器的输出波长，将激光器锁定在任何一个透射峰上，用26％的光反馈量，使稳频后的激光频率长期稳定性保持在75MHz／2h以内，而且采用这种稳频方法的输出激光中心波长一直稳定在频率基准上，没有单方向漂移。同时，还实现了Cs原子法拉第反常色散光学滤波器稳频半导体激光器结构的一体化，使其具有实用性。     

NH_2D斯塔克盒稳定CO_2激光器频率

利用NH_2D分子的斯塔克效应,把CO_2激光器频率锁定在用电压控制的吸收线上,得到的长期频率稳定性优于±34千赫。 稳频方法是在激光器外部安装一个斯塔克盒,而盒的吸收谱线中心频率是由外电场引起的线性斯塔克效应所控制,利用伺服系统即可把CO_2激光器频率[10.6微米P(20)支线]锁定在吸收线中心频率上。这种稳频方法不但有较高的稳定性,而且还可在激光功率调谐范围内对激光频率进行连续控制。     

原子法拉第效应器件稳频与鉴频测速的多普勒激光雷达

利用FADOF透射频谱曲线稳定而又可调谐的特点,设计了一种测速多普勒激光雷达,一方面用其对发射激光稳频,同时用同种原子的FADOF对回波光鉴频,使发射激光频率和鉴频曲线建立了相对稳定的关系,可有利于提高测速精度。试验系统采用Cs原子FADOF,在-40~+40m/s的测速范围内,测速误差为±0.74m/s。     

基于弯曲压杆的光纤光栅可调谐线性啁啾化

提出利用镍钛合金压杆弯曲应变引入到光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)实现无中心波长漂移可调谐线性啁啾化方法并进行了实验验证。设计一种镍钛合金压杆结构,理论计算并有限元分析验证了应变分布情况。将光纤光栅粘贴在镍钛合金压杆上,弯曲压杆将线性拉伸与压缩应变引入到栅区,利用光谱仪记录反射谱。实验结果表明,当压杆移动距离达到12.5 mm时,反射谱带宽增大到1.57 nm,中心波长漂移量仅为0.11 nm。利用光纤光栅啁啾化理论,结合传输矩阵法和龙格库塔法实现啁啾光纤光栅光谱重构。实验结果与仿真结果吻合。该方法制作的啁啾光栅可以实现带宽可调谐且基本无中心波长漂移,在光纤传输和传感领域均具有一定的应用前景。     

基于电弧等离子体的光纤光栅快速退火的研究

为了实现光纤布喇格光栅的快速退火,采用高温电弧等离子体热处理光纤光栅的方法,设计了相关实验进行验证。由实验可知,透射谱深度23dB、中心波长1552.09nm、3dB带宽0.2784nm的光纤光栅,经电弧等离子体放电扫描后,光纤光栅的透射谱深度减小,3dB带宽变窄,中心波长蓝移;随着重复扫描次数的增加,各参量变化趋势减缓,最终透射谱深度减小13dB、中心波长蓝移0.84nm、3dB带宽变窄0.1013nm;将电弧等离子体处理后的光纤光栅放入高温炉24h退火后,透射谱深度、中心波长、3dB带宽均不再发生变化。结果表明,将电弧等离子体用于光纤布喇格光栅的退火处理是可行的,并且具有周期短、涂覆层无损伤的优点。     

利用偏振光谱对外腔式半导体激光器实现无调制锁频

将激光器输出频率相对于合适的参考频率标准进行锁定,可以有效地抑制激光器的频率起伏,提高激光器的频率稳定度。对铯原子偏振光谱进行平衡探测,当偏振光谱透射方向与偏振分束棱镜(PBS)偏振面之间的夹角选择合适时,平衡探测后的输出信号即为铯原子D2跃迁线的色散形鉴频信号。实验上实现了波长为852 nm的外腔式半导体激光器对应于铯原子6S1/2(F=4)→6P3/2(F′=5)超精细跃迁线的频率锁定。研究获得在50 s内激光器频率起伏小于±250 kHz,较相同时间内激光器自由运转时的频率起伏3 MHz有显著改善。这种频率锁定的方法不需要对激光器进行调制。     

激光二极管热特性测试

测试出C-mount封装,额定功率为2W,峰值波长为808nm的激光二极管（LD）在不同温度下的PIV曲线、光谱曲线、远场特性曲线,分析激光二极管的热特性及激光二极管各项参数随温度的变化规律,并分析原因。通过分析计算出波长温度系数k,并结合频率红移法计算出该激光二极管的热阻Rth值。结果证明Rth随温度变化而变化。     

可调微型环阵列加强马赫-曾德尔滤波性能分析

提出并分析了一种将微型环谐振腔阵列耦合集成在马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的一臂上实现的集成波导型滤波器结构。利用微型环阵列可在MZI的谱特性上引入多个零点和极点,从而对输出频谱进行优化,使其在中心波长1550nm处具有矩形系数为0．4的门状响应,并且保持比较大的自由谱宽(28nm)。使用新型电光聚合物作为波导材料可以对器件进行快速调谐,在折射率变化0．001时中心波长调谐1nm。     

飞秒激光刻写FBG在电极放电下的光谱特性

采用电极脉冲电弧放电对紫外激光和飞秒激光刻写的光纤布拉格光栅(FBG)进行高温激励的研究,实验发现,紫外激光刻写的FBG,光栅透射谱大幅下降,光谱蓝移0.38 nm,飞秒激光刻写的FBG透射谱基本保持不变,光谱红移0.022 nm。特别是当电极在栅区中心位置放电时,光栅透射率上升达到最大,比无电极放电时大8 dB,表现出开关量特性。该特性在光纤开关量器件、光纤调Q激光器、新型光纤光栅解调与局部放电检测等领域具有潜在的应用前景。     

GaN基蓝光发光二极管峰值波长偏移的研究

通过对蓝光和红光发光二极管在直流和脉冲电流两种情况下进行变电流测试,对其峰值波长的偏移情况进行了深入的对比分析和研究,指出主要是热效应和极化效应两个因素造成蓝光LED的峰值波长发生偏移,并计算出热效应单独引起峰值波长偏移的温度系数为0.080 7nm/K,In0.2Ga0.8N/GaN发光二极管量子阱中的极化强度为3.765 0 MV/cm;分析还认为电流注入下多量子阱中栽流子分布不均匀也是影响器件峰值波长的一个因素,并计算得到去除极化影响后量子阱中的场强,验证了在电流注入下多量子阱中载流子分布不均匀的结论.     

SOI纳米光波导微环谐振腔谐振频移的测试分析

To research the effect of a deposited SiO₂ insulating layer on the resonance frequency modulation of an SOI nanowaveguide ring cavity during integration fabrication,a rib waveguide ring resonator was systematically designed and fabricated.SiO₂ insulating layers with different thicknesses were deposited for analysis of the frequency shift characteristics.By testing the resonance transmission spectrum power of this structure,it is found that there are blue shifts after SiO₂ deposition,and the frequency shift value of a structure with a 500 nm SiO₂ insulating layer deposited is 0.8 nm,that is 0.24 THz at the resonance point where wavelength is around 1550 nm. Taking advantage of this conclusion,efficient optical modulation is available by choosing different frequency band resonance wavelengths to narrow the frequency modulation range.     

Nonlinear Kerr interactions between modulated waves propagating ina single-mode fiber

The interactions induced by the nonlinear refractive index in a single-mode optical fiber (Kerr effect) between a modulated wave and a carrier wave have been investigated for amplitude shift keying (ASK), frequency shift keying (FSK), and phase shift keying (PSK). The theoretical analysis, based on a time-domain solution, exploits the well-known formalism of self-phase modulation to describe the propagation of the input electric field in the fiber. The theoretical results were validated experimentally for amplitude- and phase-modulated waves with heterodyne detection techniques. These experiments mimic a coherent transmission system and allow the measurement of the spectrum of each of the waves that participate in the nonlinear interaction     

含色散增益介质光子晶体微腔的光学特性

为了理解光子晶体微腔的光学传输特性,探讨微腔的折射率对缺陷模放大特性和谐振频率的影响,采用时域有限差分法计算了含洛伦兹色散介质一维光子晶体微腔的透射谱,分析、比较了不同光子晶体微腔的透射谱。结果表明,微腔折射率的大小决定缺陷模的谐振频率,而介质色散特性将导致缺陷模频率的移动。另外,当通过复介电常数的虚部引入光学增益后,缺陷模在增益介质中被放大,其阈值特性和缺陷折射率的大小密切相关。模拟结果证明通过合理的选择微腔中介质折射率的大小,可以改善微腔的光学特性,降低激光器的阈值。