角锥腔互注入锁相光纤激光器

提出一种基于角锥互注入锁相的多路光纤激光器相干合成新技术,分析了其锁相原理,设计了基于球面角锥和平面角锥的两种多光束光纤激光器相干合成方案.开展了基于平面角锥互注入锁相的两路光纤激光器的相干合成实验,成功实现了两路独立光纤激光器的注入锁定,观察到波长锁定(中心波长稳定在1085.22 nm)、远场干涉条纹(可见度约0.5)、线宽压缩(44%)和功率合成效率大于1(120%)等现象,获得了超过2.4 W的相干合成激光输出.在两路光纤激光器不同功率比例注入条件下,研究了波长漂移的规律,得到了波长漂移量与注入功率成反比的定性规律.     

角锥互注入锁相光纤激光器相干合成技术研究

提出角锥作为相干合成元件实现互注入锁相获得相干合成输出的方案。对比分析了采用4种锁相结构进行两路光纤激光器相干合成的结果,并报道了4路光纤激光相干合成的最新实验结果。     

两路光纤激光器外腔式互注入锁相实验研究

提出了一种获得相干合成激光输出的新方法。利用45°半透半反分束镜和角锥反射器,通过对两路独立振荡光纤激光器(FL)成功实现外腔式能量相互注入锁相输出,在远场观察到清晰稳定的干涉条纹(可见度约0.5),获得了功率约400mW的相干合成激光输出,功率合成效率接近80%。整个互注入锁相系统中的元件均采用高功率器件,因此本方法可以在更高功率条件下运行。     

角锥腔固体激光器相干特性的研究

多光束相干合成是获得高功率、高亮度激光输出的有效途径。首次采用倏逝波理论结合互注入特性揭示了角锥腔固体激光器远场输出为相干合成分布的机理,角锥腔对称部分的激光由于互注入实现锁相,相邻部分由于倏逝波耦合实现锁相,重点研究了固体激光器倏逝波耦合相干的特性。研究表明:锁相效果跟激光阵列排布方式有关,在相同的激光阵列排布方式时,腔长越长,占空比越大,则模式间耦合越强,锁相效果越好,越趋向于同相模输出。理论和实验证明了角锥是一个天然的相干合成元件,角锥多光束相干合成技术具有重要的科学价值。     

角锥棱镜阵列谐振腔钕玻璃激光器实验研究

利用角锥棱镜阵列作为谐振腔的后腔镜,设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔并进行了实验研究.实验中获得了能量大于500 J的1.06 μm激光脉冲,发散角0.6 mrad左右,电光效率为2.3%.实验采集到的输出光斑不是一系列强度相差不大的子脉冲,而是中间有一个强峰,周围分布着一系列强度小得多的次峰.最后,对实验结果进行了解释与讨论,提出了利用角锥棱镜阵列进行光束相干合成的设想.     

角锥阵列相位精密调整机构设计及锁相实验

为了校正角锥棱镜阵列中子孔径的piston误差,设计了一种多单元一维相位精密调整机构,提出了一种基于相干合成原理的角锥棱镜阵列piston误差检测、调整方法。首先,设计了一种机械装置使单个角锥棱镜能够进行一维相位调整;其次,利用远场成像原理,分析了角锥阵列piston误差对远场衍射成像的影响;最后,基于远场光斑的不同,提出了一种角锥阵列piston误差的检测、调整方法。实验结果表明:角锥阵列相位精密调整机构能够达到0.1 μm级的调整精度,通过观测角锥棱镜阵列反射光束远场衍射图像,调整角锥棱镜单元相对位置,将反射光束PIB提升至0.49,远场图像接近仿真结果,基本实现了角锥棱镜阵列子孔径的piston误差的校正,提升了角锥棱镜阵列使用效率,扩展了角锥棱镜阵列使用场景。     

角锥棱镜阵列后腔镜钕玻璃激光器

设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔以满足激光器高稳定性及高强度激光输出的要求.该激光器利用角锥棱镜阵列作为谐振腔后腔镜,平面镜作输出镜,大尺寸钕玻璃棒作激光工作物质.对激光器进行了实验研究,实验中获得了能量大于450 J的1.06 μm激光输出,发散角为0.6 mrad左右,电-光效率为2.1%.实验中采集到的光斑不是一系列振幅(强度)相等的小光斑,而是中间有一个巨峰,在其周围分布着一系列振幅(强度)小得多的次峰.对实验结果进行了解释与讨论,提出了利用角锥棱镜阵列进行激光束相干合成的设想.     

角锥棱镜式半导体抽运单频固体激光器

基于单块非平面单向行波环形腔实现单频激光振荡的原理,提出一种新型非平面环形腔单频激光器结构.新型激光谐振腔以角锥棱镜和直角棱镜组成振荡光束非平面反射光路.光线在角锥棱镜内实现非平面全内反射,并引入不同方向偏振分量之间的相移,所以角锥棱镜起到波片的作用.直角棱镜由激光增益介质Nd∶YAG加工而成,其自身具有磁光效应,在外加磁场作用下相当于法拉第旋光器.直角棱镜的一个直角面作为单频激光的输出面,镀上对S和P偏振光反射系数不同的介质膜,其作用相当于偏振器.这样法拉第旋光器、波片和选偏介质膜共同构成光学单向器,使光在腔内单向传播,克服由于腔内存在驻波而引起的空间烧孔,实现单频振荡.角锥棱镜式谐振腔与单块非平面谐振腔及其他形式的环形腔相比具有如下优点:(1) 抽运方式灵活,既可以侧抽运,也可以端抽运,这样有利于实现大功率单频激光输出.(2) 可以在腔内插入其他光学元件,实现调Q,调频及主动稳频等功能.(3) 可以应用热光胶技术将其单块化,以提高谐振腔的机械稳定性.(4) 角锥棱镜和直角棱镜对光传播方向失调不敏感,这一特点使角锥棱镜式谐振腔较普通环型腔具有更好的稳定性. 实验研究得到角锥棱镜式非平面环形腔激光器单频激光输出功率1 W以上,光-光转换效率为23%.这种腔型还可以做激光放大器.(OC25)     

角锥棱镜相干合成激光器的自适应驱动方法

针对高功率激光器合成效率低、能量不集中的问题,构建基于角锥棱镜腔的相干合成激光器,分析远场合成效率不高的原因,提出光—电闭环的自适应驱动方法,通过反馈调节,克服因线路、器件以及其他电磁干扰等因素造成的不同步问题,提高相干合成效率。实验结果表明,经过自适应驱动的激光器,能显著提高相干合成效率,避免人工调整参数带来的误差,提高了激光器的稳定性和工作效率。     

互注入激光器研究进展

基于互注入系统的激光器,在研究激光混沌通信,高功率激光输出方面起着重要作用,在激光加工,保密通信以及军事领域有着极其重要的价值。目前国内外的研究机构对基于互注入半导体激光器、固体激光器、光纤激光器等都开展了诸多研究。本文对国内外互注入激光器的研究进展进行了总结,分别介绍了上述三种激光器的最新研究成果,并对其前景进行了展望。     

Effect of Coupling Phase on Mutual Injection Locking Range in Coupled Oscillator Arrays

The performance of a coupled oscillator array depends critically on the coupling network. Determination of the optimal coupling phase depends on the oscillator equivalent circuit and the location of mutual coupling between the oscillators. In this paper, the authors examine the effects of coupling phase on the mutual injection locking range. Three element coupled oscillator arrays (COAs) were mutually coupled at two different locations, with each coupling location presenting a different resonance to the coupling network, and the optimal coupling phase required to generate a linear phase shift in the range of $-90^{circ}$ to 90$^{circ}$ was determined. For each coupling location, when the coupling phase was off by 180$^{circ}$ , the arrays were shown to lock with a limited range and operate in a mode other than the in-phase mode.      

K波段注入锁相固态稳频源

本文报道一个结合毫米波和亚毫米波频率合成和频率精密测量的实际需要而研制的1．25厘米波段注入锁相固态微波稳频源。该稳频源主要由840MHz注入锁相晶体管振荡器、将840MHz信号27信频到2268GHz的阶区二极管高次培频器和22.68GHz注入锁相体效应管振荡器组成。其频率长期稳定度和频率准确度为10（-8）量级，输出频率在22.56GHz至22.96GHz范围内以2.7kHz或6.75kHz的步进间隔断续可调，输出功率约60mW。已被作为短厘米波段的频率基准成功地用于4毫米波段的频率合成和HCN亚毫米被激光器337μm谱线的频率精密测量。     

新一代大功率固体板条激光器的技术进展

介绍了固体板条激光器为了获得大功率和高光束质量而采用的新技术,阐述了新一代大功率固体板条激光器的最新进展,分析了新一代大功率固体板条激光器的技术特点,并对其应用前景进行了展望.     

Transverse Mode Switching and Locking in Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers Subject to Orthogonal Optical Injection

In this paper, we report on theoretical and experimental investigation on polarization and transverse mode behavior of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) under orthogonal optical injection as a function of the injection strength and of the detuning between the injection frequency and the free-running frequency of the solitary laser. As the injection strength increases the VCSEL switches to the master laser polarization. We find that the injection power necessary to obtain such polarization switching is minimum at two different values of the frequency detuning: the first one corresponds to the frequency splitting between the two linearly polarized fundamental transverse modes, and the second one appears at a larger positive frequency detuning, close to the frequency difference between the first-order and the fundamental transverse modes of the solitary VCSEL. We show theoretically that both the depth and the frequency corresponding to the second minimum increase when the relative losses between the two transverse modes decrease. Bistability of the polarization switching is obtained for the whole frequency detuning range. Such a bistability is found for the fundamental mode only or for both transverse modes, depending on the value of the detuning. The theoretical and experimental optical spectra are in good agreement showing that the first-order transverse mode appears locked to the external injection     

二极管激光阵列Talbot外腔锁相机理的实验研究

研究了二极管激光器阵列(DLA)独立单元的Talbot外腔锁相和多个单元的Talbot外腔锁相,验证了在大电流情况下单元内部可以实现Talbot外腔锁相,远场图样显示为高阶横模的锁定.多个单元的Talbot外腔锁相实验表明,随着发光单元个数的增加,DLA趋向于局部锁相.     

Mutual Injection Locking of Two Individual$hbox Nd:hbox YVO_4$Lasers

We studied mutual injection locking of two individual continuous-wave$hbox Nd:hbox YVO_4$lasers that were coupled through an external section. The two lasers lased at the same wavelength with a stable output power and interference fringes with high contrast ratio in the combined beam profile showed good mutual coherence of the two lasers. Mutual injection locking was also achieved without active stabilization for individual lasers with a large cavity length difference and low$Q$-factors. The calculated combined output power under symmetric pumping agreed with the experimental results. Even when output couplings of individual lasers are not optimized, the output coupling of the combining section can be optimized to make the extracted power very close to the sum of maximum powers that can be extracted from individual free running lasers under optimal output coupling.     

自聚焦型自锁模固体激光器谐振腔的最优化研究

提出了对自聚焦型自锁模固体激光器谐振腔最优化的方法 ,讨论了 2个、3个和 4个反射镜组成的谐振腔的使用可能性 ,并对它们之间的数学关系服从ABCD矩阵法的客观规律进行了描述     

基于超谐波注入锁定的低相噪QVCO的设计

对基于注入锁定的正交压控振荡器(QVCO)电路进行了研究和分析,设计了一个低相位噪声、低相位误差的QVCO电路,该电路由两个电感电容压控振荡器(LC VCO)在正交相位进行超谐波耦合,通过一个频率倍增器在交叉耦合对的共模信号点注入同步信号.通过对相位误差公式的推导,提出了降低相位误差的方法,由于该电路在共模点采用二倍频取样,抑制了尾电流的闪烁噪声,降低了相位噪声.电路基于TSMC 0.18 μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺实现,测试结果表明,当谐振频率从4.5 GHz调谐到4.9 GHz时,在电源电压为1.8V时,电路消耗功率为13 mW,1 MHz频偏处的单边带(SSB)相位噪声为-129.95 dBc/Hz,与传统的QVCO相比,噪声性能得到了改善.