集成马赫曾德型光波导工频强电场传感器

利用集成光学技术设计并研制了一种时域测量电力系统中工频强电场的传感器,体积为80mm×18mm×7.5mm.采用调谐光源波长的方法补偿环境变化带来的工作点漂移,形成π/2的静态工作点,从而使传感器稳定地工作在线性区.理论分析了一种带有电极对的集成电光工频电场传感器.根据国标GB/T12720-1991建立了工频电场测试系统,对传感器的时域动态范围进行了测试.结果表明:传感器时域可测电场范围为0.35～125kV/m,线性相关系数为0.997,线性动态范围达51dB,适合用于工频强电场测量.     

基于压电陶瓷闭环控制的线性可调谐环形腔光纤激光器

提出了一种基于压电陶瓷闭环控制的线性可调谐环形腔光纤激光器。光纤激光器环形腔结构中光纤光栅固定在压电陶瓷上,通过控制压电陶瓷改变光纤光栅波长,从而改变环形腔光纤激光器的波长,构成基于压电陶瓷的可调谐环形腔光纤激光器。应变传感器贴附在压电陶瓷上,实时监测压电陶瓷的步长变化,通过惠斯顿桥式电路反馈给驱动控制系统,并补偿和修正压电陶瓷固有的磁滞和蠕变特性,形成压电陶瓷闭环控制系统。实验结果表明基于压电陶瓷闭环控制的可调谐环形腔光纤激光器调谐线性度好,波长调谐范围可达0.9 nm,线宽为4 k Hz,波长稳定性为±0.01 nm,功率稳定性为±0.3 d B。     

多参量可调谐的Bragg波导光栅滤波器设计(英文)

为了解决基于光纤布喇格光栅和压电陶瓷结构的任意光脉冲整形器在动态调谐时存在不足的问题,提出并设计了一种波长、相位、幅度参量独立可调的Bragg波导光栅滤波器,以实现谐振波长及谐振波相位快速独立的线性调控.理论分析表明:波长和相位的理论调谐效率分别为15.6pm/V和0.2π/V,滤波器的输出光强度可以通过偏振旋转器控制.基于转移矩阵理论的仿真分析发现:该滤波器在蚀刻占空比为1/2时反射率最大,光栅长度为10.869mm,蚀刻深度大于100nm时,可以获得98.4%以上的反射率和大于0.14nm的带宽;增大波长调谐电压会进一步降低滤波带宽.     

染料掺杂液晶激光器的光谱特性研究

首先从理论上计算出了染料(DCM)掺杂液晶激光器的泵浦阈值能量为9.2×10-7 J,从而选定了最适合的泵浦光源,并在此基础上设计了相应的泵浦光路。通过检测输出激光的光强和波长,从光栅周期、外加电场两个方面着手对激光器的输出光谱进行了特性研究,结果表明,通过改变光栅周期就可以实现出射激光波长在100 nm范围内(585～685 nm)的调谐,符合理论计算值。与此同时,通过施加外加电场也可以实现出射波长的调谐,虽然调谐范围较小,但是也实现了输出激光强度的调谐,强度调谐幅度高达90.2%。染料掺杂液晶激光器的波长和光强双向可调谐特性,大大拓展了其在全光网络通信的应用前景。但是,当电场从0 V·μm-1增加到20 V·μm-1时,出射激光的线宽也从0.4 nm增加到了1.5 nm,在激光器的可调谐应用中也应注意线宽的变化。     

宽调谐范围垂直腔面发射激光器特性分析及设计

运用光学传输矩阵和有限元方法对波长可调谐垂直腔面发射激光器(VCSELs)的波长调谐范围进行了研究.对中心波长为980nm的可调谐VCSELs的波长调谐特性和微电子机械系统(MEMS)悬臂梁结构进行了设计，并进行了实验研究.结果表明，MEMS可调谐VCSELs调谐特性同时受到光波谐振腔结构和悬臂梁最大位移的共同影响.在悬臂梁几何尺寸和激光器有源区结构一定的条件下，通过优化可调谐VCSELs的牺牲层厚度可实现大范围波长调谐.同时，对可调谐VCSELs整体结构进行了设计，计算结果显示波长调谐范围达到30nm以 关键词： 悬臂梁 可调谐垂直腔面发射激光器     

基于双增益芯片合束的超宽带可调谐中红外激光器

设计了一种基于双增益芯片合束的超宽带可调谐中红外激光器,该激光器以Littrow结构为基础,采用中心波长分别为4.0μm和4.6μm的两个量子级联增益芯片提供光增益,通过4.2μm低通高反分束片合束后,将增益光入射到300 lines/mm的闪耀光栅形成光反馈,两个量子级联增益芯片通过交替互补的工作方式实现了3～5μm的超宽谱调谐。在25℃温控和303 mA注入电流下,该激光器在34.54°～46.50°的闪耀光栅旋转角度下工作,波长调谐范围为3779～4836 nm（包括179 nm波长调谐空白区间）,最大输出光功率为14.12 mW,边模抑制比为20 dB。该激光器具有结构紧凑、调谐范围超宽的优点,可为研制便携式模块化的中红外激光器提供参考。     

基于数字微镜器件的多通道C波段可调谐光纤激光器

可调谐光纤激光器可广泛应用于光纤通信、光纤传感、激光光谱、精密测量和激光加工等诸多领域。针对目前可调谐激光器在调谐性、灵活性、稳定性和多波长功率均衡性等方面的不足,提出一类新型的基于数字微镜器件(DMD)的多波长宽带可调谐光纤激光器。该激光器利用关键器件DMD作为波长调谐器,掺铒光纤作为激光增益介质,通过巧妙的光学设计,实现仅利用一块DMD芯片独立、灵活、稳定调谐多波长激光输出的目的。该激光器具有3个输出通道,各通道之间独立开关控制,每个通道均可实现波长在1530~1560nm之间的连续可调谐输出,波长调谐精度0.055nm/pixel,边模抑制比大于55dB,激光输出功率最大值为10mW,2h内的中心波长漂移小于0.02nm。     

π相移光纤光栅的温度调谐特性

根据π相移光纤光栅的温度可调谐原理,使用半导体制冷器(TEC)和制冷片控制π相移光纤光栅的温度,从而改变其中心波长。随着温度升高,π相移光纤光栅的中心波长向长波方向线性漂移,温度从0℃变化到95℃时,中心波长从1548.921nm变化到1550.664nm,波长改变量为1.743nm,灵敏度约为18.35pm/℃。为了验证π相移光纤光栅温度调谐的特性,采用与其匹配的高反光纤光栅构成了C波段环形腔光纤激光振荡器,利用π相移光栅的窄带滤波特性实现了窄线宽激光输出,并通过控制π相移光栅的温度实现了输出激光波长的连续调谐。     

胆甾相液晶激光器的调谐特性研究

基于胆甾相液晶螺距及折射率随温度与电场变化的特性, 研究了温度与电场对液晶染料可调谐激光器发射特性的影响. 首先探讨了手性剂浓度、温度与液晶螺距的关系, 制作了液晶染料可调谐激光器, 在温度23–35℃变化时, 其发射波长调谐范围为618.90–594.76 nm, 达到24.14 nm, 在电压0–9 V 变化时, 其发射波长调谐范围为617.40–608.11 nm, 共9.29 nm. 关键词： 可调谐激光器 胆甾相液晶 激光染料     

基于FFP-TF2滤波器的可调谐激光器

可调谐激光器在光纤传感和光纤通信中有着广泛的应用,引起了人们的广泛重视。设计并搭建了基于FFP-TF2滤波器的可调谐激光器系统。通过FPGA设计的基于DDS (direct digital frequency synthesis)函数信号发生器与模拟放大电路结合产生的驱动电压,调节FFP-TF2腔长的变化,进而改变激光器的输出波长。该系统可以实现对FFP-TF2单点电压和扫描电压的驱动,从而激光器可以输出单波长激光和多波长扫描激光,在激光器输出波长1 532 nm~1 568 nm范围内,可以调节单波长输出,也可以调节多波长扫描范围,且两种模式可以切换使用。实验结果表明,激光器输出3 dB线宽基本保持在0.01 nm左右,激光器输出中心波长与驱动电压线性拟合度为99.934%,灵敏度为3.915 nm/V,而FFP-TF2输出中心波长与驱动电压线性拟合度为99.986%,灵敏度为4.021 nm/V,激光器输出中心波长相对FFP-TF2的误差为2.6%,说明该激光器系统输出波长具有线宽窄、稳定性好、灵活性高等优点。     

闪光灯泵浦的可调谐镁橄榄石激光器

一、前言最近,可调谐固态激光器领域取得了显著进展。在各种可调谐激光晶体中,掺铬镁橄榄石(Cr:Mg_2SiO_4)由于其激光波长和泵浦源更引人注目。据报道,镁橄榄石可以在1230nm附近产生激光,可以用Nd:YAG激光器(1064nm)激励这种晶体,获得高效率的泵浦。     

向列相液晶染料可调谐激光器的研究

对向列相液晶染料的可调谐激光器进行了光学特性研究. 以650 nm为中 心波长设计了SiO₂和TiO₂多层膜的一维光子晶体, 以激光染料与向列相液晶的混合物作为增益介质层, 制备了波长可调谐激光器.用Nd: YAG倍频脉冲激光器输出的532 nm激光抽运所制备的激光器样品得出如下光学特性: 激光发射波长随温度调谐范围为605.5---639.8 nm, 达到34.3 nm, 随电压调谐范围为634.5---619.5 nm, 达到15 nm. 发射激光每脉冲的阈值能量为12.3 μJ, 激光线宽小于1 nm.     

基于光纤平移的窄线宽可调谐Er3+/Yb3+共掺光纤激光器

针对输出耦合镜旋转调谐时输出光束方向变化问题,设计了一种光纤位置平移、而调谐输出光束方向不变的光纤激光器系统。运用光栅方程,分析了光纤平移的调谐机理;采用输出与反馈光束耦合模型,分析了输出增益线宽随光纤位置、光束半径的变化。理论分析表明:该光纤激光器可获得线宽小于0.2 nm的调谐激光输出。实验结果表明,该激光器在波长为1543.446 nm处获得的调谐输出功率最大,达到470 mW,计算的斜率效率为23.9 %;整个调谐区域达到36 nm,调谐范围内激光的3 dB线宽小于0.08 nm。     

基于导模共振滤波器的波长可调谐垂直腔面发射激光器的研究

基于光栅层控制光波传播耦合波方程,设计了能够实现共振波长可调谐的亚波长光栅导模共振滤波器.通过调谐空气层的厚度,滤波器可以实现波长75nm的调谐,线宽均小于或等于1nm.将共振波长可调谐滤波器与中心波长为1.55μm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)集成,形成了激射波长可调谐VCSEL.研究发现激射波长调谐范围与共振波长可调谐滤波器相同,而且在相同空气层厚度下,激射波长可调谐VCSEL的激射波长和共振波长可调谐滤波器的共振波长相同.该VCSEL不仅可以选择激射波长还可对输出横向模式进行选择.     

锁模脉冲波长连续可调谐光纤激光器

利用在腔内加入可调谐光纤光栅滤波器使“8”字形腔掺Yb3+光纤激光器在锁模状态下实现波长连续可调谐.实验中,在保证锁模状态稳定的情况下,通过调节可调谐光纤光栅滤波器,使激光器输出锁模脉冲的中心波长在1 047 nm～1 055 nm范围内连续调谐,重复频率稳定维持在4.9 MHz.在中心波长1 053 nm处,测得锁模脉冲输出平均功率为8.02 mW,光谱带宽1 nm,脉冲宽度为259.3 ps.这种“8”字形腔被动锁模光纤激光器在锁模状态下对波长连续可调谐,并可长时间稳定工作.     

LD抽运Cr,Tm,Ho:YAG微片激光器单纵模运转特性的研究

研究了LD抽运的单纵模Cr,Tm,Ho:YAG微片激光器,激光器厚度为1mm,在用波长785nm的LD进行端面抽运时,激光器阈值为1060mW,单纵模激光最大输出功率为31mW. 对激光器输出功率随温度变化特性进行了研究,验证了CTH:YAG晶体的温度敏感性. 还研究了激光器的温度调谐特性,实验测得激光器的温度调谐系数为1.4GHz/℃.     

基于降温技术的宽范围外腔光栅可调谐半导体激光器

使用半导体制冷块,通过优化设计两级制冷系统,并结合隔离、密封等措施,将LD的温度冷却到-20 ℃,使室温下输出波长为789 nm的激光器工作在780 nm附近,改变了约9 nm.结合外腔光栅反馈技术,可以使激光器的输出波长稳定在Rb原子的D2线上.自制了一个简单的电路,能够以适当的比例同时调谐光栅压电陶瓷的电压和激光器的驱动电流,使激光器可以连续调谐1O GHz以上而不跳模.     

785nm便携式光栅外腔可调谐半导体激光器的研制和输出特性

针对移频激发拉曼光谱测试系统的小型化需求,在Littrow结构中,采用商用的785nm大功率激光二极管作为增益器件,构建了一款便携式光栅外腔可调谐半导体激光器。该激光器通过采用一种新型的波长调谐方法,即以改变半导体增益器件相对于准直透镜的水平位置来实现波长的连续调谐,实现了尺寸为140mm×65mm×50mm的小型化结构设计。相比于传统的旋转衍射光栅改变光线在光栅上的入射角来实现波长调谐的方式,该方法有效地缩减了增益器件的平移距离,从而有利于便携式外腔激光器波长的快速宽带调谐。实验结果表明,该激光器具有较宽的波长调谐范围,在340~900mA注入电流下均可实现10nm以上的波长调谐,尤其在900mA大注入电流下,其波长调谐覆盖779.40~791.07nm,调谐范围可达11.67nm,且激射线宽小于0.2nm,单波长输出功率最高可达280mW,放大的自发辐射抑制比大于25dB,呈现出较优异的输出性能,满足移频激发拉曼光谱检测系统对光源的基本要求。此外,该激光器可采用一微型压电陶瓷驱动器来实现波长的电动调谐,实验获得了1.35nm的波长调谐范围,证实了所制785nm便携式光栅外腔可调谐半导体激光器适合作为便携式移频激发拉曼光谱检测系统的光源用于减除原始拉曼光谱中的荧光背景。     

TDLAS氧气测量系统中激光器调谐性能测试与优化

TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱)技术以其分子光谱高选择性、速度快、灵敏度高、非接触测量等难以取代的优势,成为燃烧过程诊断等应用的首选,可以有效用于氧气测量。DFB(分布反馈)半导体激光器以其体积小、功耗低、寿命长、线宽窄、波长可调谐等优点成为TDLAS系统的主要选择,而其调谐特性是制约系统测量性能的关键因素。根据TDLAS氧气测量系统工作要求,采用一种简单易行的实验方法对系统中用到的764 nm DFB激光器的电流波长、温度波长和电流功率等重要调谐特性进行了测试和分析,发现出射光谱窄线宽、高边模抑制比和宽波长可调谐范围等特点明显,电流波长调谐曲线近似但并非严格线性、调谐速率约0.023 nm·mA-1,温度越高阈值电流越大、PI曲线也并非严格线性,温度调谐特性曲线线性较好、波长温度调谐速率基本保持恒定约为0.056 nm·℃-1。可见各种调谐曲线的非线性失真比较明显,影响氧气测量精度。温度调谐非线性可以通过温控精度的提高来消除,电流功率调谐非线性可以通过设置参考光强来消除。为了进一步解决电流波长调谐非线性问题,根据DFB半导体激光器的调谐机理和电流波长测试结果的多项式拟合,考虑通过DA控制注入电流的方式对电流波长调谐非线性进行补偿。这种方法针对不同激光器只需在系统初次工作之前进行一次多项式拟合,方案合理、实现简单且不影响测量过程。实验证明,补偿之后的λI曲线线性拟合残差小于1 pm,远小于补偿前的22 pm,效果明显,为氧气各种参数TDLAS精确测量和反演提供了依据。     

多通道干涉大范围可调谐激光器控制系统（特邀）

多通道干涉大范围可调谐半导体激光器是波分复用系统中的新型关键器件,设计了一套针对此激光器高精度电流注入、温度控制、波长锁定等问题的控制系统。将该激光器的整套控制方案集成单板。在该控制系统下,测试得到激光器输出波长在1 524～1 572 nm中每间隔0.4 nm的120个ITU标准波长光谱图,调谐范围超过48 nm,并且在整个调谐范围内,边模抑制比超过了45 dB,波长偏差与ITU标准波长相差小于±10 pm,线宽小于100 kHz。