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高转换效率腔内倍频外腔面发射蓝光激光器

物理学报 2024年第1期73卷 174-180页

作者：伍亚东朱仁江晏日彭雪芳王涛蒋丽丹佟存柱宋晏蓉张鹏重庆师范大学物理与电子工程学院重庆401331 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 北京工业大学理学部北京100124 重庆师范大学重庆国家应用数学中心重庆401331

高功率高光束质量的蓝色激光在激光显示与照明、水下通信和成像、有色金属加工等许多领域具有广泛应用前景.本文利用增益芯片底部的高反镜分布布拉格反射镜、折叠镜以及后端反射镜构成V型谐振腔,通过腔内插入非线性晶体LBO,获得了高转... 详细信息

高功率高光束质量的蓝色激光在激光显示与照明、水下通信和成像、有色金属加工等许多领域具有广泛应用前景.本文利用增益芯片底部的高反镜分布布拉格反射镜、折叠镜以及后端反射镜构成V型谐振腔,通过腔内插入非线性晶体LBO,获得了高转换效率的高功率、高光束质量蓝光输出.实验研究了非线性晶体的长度、基频激光的线宽、倍频走离角的补偿等不同因素对外腔面发射激光器腔内倍频蓝光输出功率的影响.在LBO的Ⅰ类相位匹配条件下,当晶体长度为5 mm,所用双折射滤波片厚度为1 mm时,获得超过6 W的491 nm波长蓝光输出,x和y方向的光束质量M2因子均为1.08,倍频转换效率为63%.

关键词：腔内倍频外腔面发射蓝光激光器 Ⅰ类相位匹配走离角补偿

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低重复频率被动锁模半导体碟片激光器

物理学报 2024年第12期73卷 205-212页

作者：贺亮彭雪芳沈小雨朱仁江王涛蒋丽丹佟存柱宋晏蓉张鹏重庆师范大学物理与电子工程学院重庆401331 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 北京工业大学理学部北京100124 重庆师范大学重庆国家应用数学中心重庆401331

锁模半导体碟片激光器(semiconductor disk laser,SDL)兼具输出功率高与光束质量好的优点,但半导体增益介质ns量级很短的载流子寿命限制了锁模脉冲重复频率的降低,因而在一定程度上限制了锁模脉冲峰值功率的提高.本工作中增益芯片内较... 详细信息

锁模半导体碟片激光器(semiconductor disk laser,SDL)兼具输出功率高与光束质量好的优点,但半导体增益介质ns量级很短的载流子寿命限制了锁模脉冲重复频率的降低,因而在一定程度上限制了锁模脉冲峰值功率的提高.本工作中增益芯片内较浅的量子阱所对应的载流子寿命相对较长,结合特殊设计的较小饱和通量的半导体可饱和吸收镜(semiconductor saturable absorption mirror,SESAM),获得了低重复频率、高峰值功率的被动锁模SDL.当温度为12℃时,利用六镜谐振腔产生的被动锁模激光脉冲重复频率低至78 MHz,为迄今为止在SESAM锁模SDL中所获得的最低重复频率.锁模SDL的平均输出功率为2.1 W,脉冲宽度为2.08 ps,对应的脉冲的峰值功率12.8 kW,为已有报道最高值的近2倍.

关键词：半导体碟片激光器半导体可饱和吸收镜锁模峰值功率

基于外腔面发射激光器腔内三倍频的可调谐紫外激光器

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物理学报 2024年第8期73卷 115-122页

作者：成佳伍亚东晏日彭雪芳朱仁江王涛蒋丽丹佟存柱宋晏蓉张鹏重庆师范大学物理与电子工程学院重庆401331 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 北京工业大学理学部北京100124 重庆师范大学重庆国家应用数学中心重庆401331

紫外激光器具有频率高、波长短、单光子能量大以及空间分辨率高等特点,在精细加工、生命科学、光谱学等许多方面应用前景广阔.本文报道了一种基于外腔面发射激光器腔内三倍频的可调谐紫外激光器.该激光器采用了W型谐振腔,并插入双折射... 详细信息

紫外激光器具有频率高、波长短、单光子能量大以及空间分辨率高等特点,在精细加工、生命科学、光谱学等许多方面应用前景广阔.本文报道了一种基于外腔面发射激光器腔内三倍频的可调谐紫外激光器.该激光器采用了W型谐振腔,并插入双折射滤波片作为偏振和波长调谐元件,通过Ⅰ类相位匹配的LBO晶体对980 nm基频光进行倍频产生490 nm蓝光,再通过Ⅰ类相位匹配的BBO晶体对9.80 nm基频光和490 nm倍频光进行和频获得327 nm紫外输出.当LBO和BBO晶体的长度都为5 mm时,在环境温度为15℃,泵浦功率为47 W的条件下,实验输出的327 nm紫外激光功率达到538 mW.选择厚度为2 mm的双折射滤波片作为调谐元件,可获得的紫外激光器输出波长的连续调谐范围为8.6 nm.该紫外激光器同时显示了良好的光束质量和较好的功率稳定性.

关键词：可调谐外腔面发射激光器非线性频率变换三倍频

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509 nm高功率宽调谐外腔面发射激光器

物理学报 2024年第12期73卷 198-204页

作者：王涛彭雪芳贺亮沈小雨朱仁江蒋丽丹佟存柱宋晏蓉张鹏重庆师范大学物理与电子工程学院重庆401331 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 北京工业大学理学部北京100124 重庆师范大学重庆国家应用数学中心重庆401331

报道了一种高功率宽调谐外腔面发射绿光激光器,利用设计的1018 nm半导体增益芯片、折叠镜以及后端镜构成结构紧凑的V型腔,使用长度为10 mm的Ⅰ类相位匹配三硼酸锂(LiB_(3)O_(5),LBO)非线性频率变换晶体进行腔内倍频,实现了509 nm波长的... 详细信息

报道了一种高功率宽调谐外腔面发射绿光激光器,利用设计的1018 nm半导体增益芯片、折叠镜以及后端镜构成结构紧凑的V型腔,使用长度为10 mm的Ⅰ类相位匹配三硼酸锂(LiB_(3)O_(5),LBO)非线性频率变换晶体进行腔内倍频,实现了509 nm波长的高功率绿光输出.通过在腔内插入双折射滤波片(birefringent filter,BRF),可获得连续调谐的激光波长.当BRF厚度为1 mm时,基频激光和倍频绿光的波长调谐范围分别为47.1 nm和20.1 nm.可调谐绿光的最大输出功率为8.23 W,对应的倍频转换效率为68.2%,相应的从吸收泵浦光到倍频绿光的光-光转换效率为16.6%.

关键词：外腔面发射激光器腔内倍频双折射滤波片可调谐

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建筑物结构透视成像方法研究

建筑物结构透视成像方法研究

作者：朱仁江西安电子科技大学

学位级别：硕士

建筑物结构布局成像是指在建筑物外部布置传感器收发系统,利用特定频段的电磁波穿透遮挡物,并与其内部包围的空间相互作用,最后将接收传感器收到的多径信号进行信号分析处理实现对建筑物及其内部几何结构的求解。本文基于射线跟踪的确... 详细信息

建筑物结构布局成像是指在建筑物外部布置传感器收发系统,利用特定频段的电磁波穿透遮挡物,并与其内部包围的空间相互作用,最后将接收传感器收到的多径信号进行信号分析处理实现对建筑物及其内部几何结构的求解。本文基于射线跟踪的确定性传播模型,根据接收到的多径时延功率谱信息和已知的建筑物结构信息来识别多径,并将多径信息与传播机制剥离,进一步完善建筑物内部结构,最终实现建筑物几何结构的反演。本文主要研究了以下内容:1、在对电磁波的衰减、绕射、反射等传播机制研究的基础上,建立基于射线跟踪算法的室内确定性信道模型。针对不同频率、不同收发天线位置、不同介质厚度、不同介质电参数等情况进行电波传播影响因素研究,分析出电磁波受介质结构和物体布局影响的规律。2、基于射线跟踪算法的室外-室内-室外的电磁传播预测模型,提取出直达径的功率,采用平行扫描的测量方式,实现了不同类型下的建筑物几何结构的反演。针对不同场景剖分精度和采样间隔、不同采样路径数量、不同接收功率误差等因素对成像算法的性能进行分析,并进一步提出了一种非平行扫描测量方式下的成像算法。3、从多径射线的路径损耗出发,采用多径识别和传播剥离技术得到透射路径、反射路径和绕射路径的多径信息后,提取出对应路径在建筑物场景中参与传播的作用点,利用该些作用点完成了建筑物布局的成像,最终完成了室内建筑物几何结构的重建。针对不同时延分辨率、不同场景剖分精度、不同收发天线采样间隔等因素对成像算法的性能进行分析。4、在建筑物场景下展开多径测量实验,比较分析实测和仿真的多径信息,完成了多径的匹配与辨别。基于实测的多径信息,完成了实际场景的建筑物墙体几何结构的成像,并基于实测数据采用霍夫变换算法提取出建筑物场景的内部墙体结构,对原有算法进一步优化。

关键词：射线跟踪电波传播无线多径电磁透视

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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双波长自锁模半导体薄片激光器

物理学报 2022年第20期71卷 82-89页

作者：沈晓红曾盈莹毛琳朱仁江王涛罗海军佟存柱汪丽杰宋晏蓉张鹏重庆师范大学物理与电子工程学院重庆401331 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 北京工业大学应用数理学院北京100124 重庆师范大学重庆国家应用数学中心重庆401331

双波长锁模激光器在光通信、泵浦探针实验、非线性频率变换等方面应用广泛.本文报道了一种双波长自锁模半导体薄片激光器.利用增益芯片底部的高反射率分布布拉格反射镜和外部的耦合输出镜构成简单的直线型谐振腔,腔内不需要额外的插入元... 详细信息

双波长锁模激光器在光通信、泵浦探针实验、非线性频率变换等方面应用广泛.本文报道了一种双波长自锁模半导体薄片激光器.利用增益芯片底部的高反射率分布布拉格反射镜和外部的耦合输出镜构成简单的直线型谐振腔,腔内不需要额外的插入元件,依靠增益介质的克尔效应,结合激光芯片上泵浦光斑形成的软光阑,即可启动锁模过程,实现稳定的自锁模输出.锁模脉冲宽度为4.3 ps,重复频率为1.1 GHz,最大输出功率为323.9 mW.在锁模的基础上,使用简单的刀片作为波长调谐元件,通过改变刀片插入谐振腔的深度,可连续调谐激光波长,并在某一特殊位置,获得稳定等强度的双波长输出.实验中的稳定等强度双波长为951和961 nm,对应的输出功率为32 mW.该双波长对应的差频辐射为3.3 THz,具有较好的应用潜力.

关键词：双波长自锁模半导体薄片激光器克尔效应

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水下无线光通信系统研究进展

激光技术 2022年第1期46卷 99-109页

作者：王博吴琼刘立奇王涛朱仁江张鹏汪丽杰重庆师范大学物理与电子工程学院重庆401331 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室长春130033

水下无线光通信作为一种新兴的高速水下无线通信技术,在海洋生态环境监测、资源勘测以及军事作战等方面的作用不可小觑,并已成为全世界竞相争夺的关键性技术。对目前常用的3种水下无线通信方式进行比较,介绍了水下无线光通信的信道特性... 详细信息

水下无线光通信作为一种新兴的高速水下无线通信技术,在海洋生态环境监测、资源勘测以及军事作战等方面的作用不可小觑,并已成为全世界竞相争夺的关键性技术。对目前常用的3种水下无线通信方式进行比较,介绍了水下无线光通信的信道特性,并阐述水下无线光通信系统中光源、调制、信道编码以及探测等关键技术的研究进展。总结了水下无线光通信技术的发展趋势,为未来水下无线光通信系统的深入研究和实用化提供了参考。

关键词：光通信水下无线通信系统光源调制技术信道编码探测

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动力电池均衡充电控制策略研究

电机与控制学报 2012年第2期16卷 62-65页

作者：徐顺刚钟其水朱仁江重庆大学电气工程学院重庆400030 电子科技大学航天科学技术研究院四川成都611731 重庆大学光电工程学院重庆400030

针对动力电池组在使用过程中,由于单体电池的性能差异会在充放电过程中不断增大,最终导致电池组性能急剧下降和循环寿命缩短的问题,分析动力电池组均衡充电控制系统的电路模型,研究电池组快速充电的方法,提出一种能够消除单体电池性能... 详细信息

针对动力电池组在使用过程中,由于单体电池的性能差异会在充放电过程中不断增大,最终导致电池组性能急剧下降和循环寿命缩短的问题,分析动力电池组均衡充电控制系统的电路模型,研究电池组快速充电的方法,提出一种能够消除单体电池性能差异对动力电池组循环寿命影响的均衡充电控制策略。该控制策略根据电池组中单体电池的不同状态,通过均衡电路微调单体电池的充电电流,从而实现电池组的快速均衡充电。在72V/120AH铅酸蓄电池组上进行对比充电测试,实验结果证明了该控制策略的有效性。

关键词：电池管理均衡控制循环寿命串联充电荷电状态

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ZnO掺杂及其特性研究

ZnO掺杂及其特性研究

作者：朱仁江重庆师范大学

学位级别：硕士

氧化锌(ZnO)是一种宽带隙(室温下3.3eV)Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体,激子结合能为60meV,具有六方纤锌矿结构,其空间群为P63mc。晶格常数a =0.325nm ,c = 0.521nm。ZnO薄膜具有良好的透明导电性、压电性、光电性、气敏性、压敏性、且易于与多种... 详细信息

氧化锌(ZnO)是一种宽带隙(室温下3.3eV)Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体,激子结合能为60meV,具有六方纤锌矿结构,其空间群为P63mc。晶格常数a =0.325nm ,c = 0.521nm。ZnO薄膜具有良好的透明导电性、压电性、光电性、气敏性、压敏性、且易于与多种半导体材料实现集成化。由于这些优异的性质,使其具有广泛的用途和许多潜在用途。近年来,对其研究和开发在国内外科学界及工业部门引起了极大的关注和兴趣。实现ZnO光电器件的一个关键技术就是制备出低阻p型ZnO薄膜。ZnO薄膜n型掺杂较为容易,其缺陷就导致其呈n型电导。然而和其它宽禁带半导体相似,ZnO薄膜的p型掺杂较为困难,其原因主要有:p型掺杂往往导致ZnO晶格马德隆势能的升高,使晶格结构不稳定;ZnO材料中的本征施主缺陷间隙锌和空位氧对受主有很大的自补偿作用;ZnO受主能级一般很深,空穴在热激发下难于进入价带;受主掺杂的固溶度也不高。常用的p型掺杂方式是利用V族的氮、磷、砷掺杂及其和n型施主的共掺杂方式。ZnO薄膜的制备的主要方法有很多,各种方法各有优缺点。结合现有条件和p型掺杂稳定性要求,本课题将ZnO薄膜的N掺杂,分为三阶段实施。首先采用射频磁控溅射方法在玻璃和硅片上制备ZnO薄膜,然后将硅基薄膜进行N离子注入,最后在N环境中进行热退火以达到掺杂目的。用台阶仪测试溅射镀膜厚度的均匀性,用紫外-可见光双光束分光光度计测量ZnO薄膜的透过率。将各阶段的薄膜用SEM表征形貌和微结构,用XDR分析薄膜的晶体结构,用Hall效应测试仪测量薄膜的电学性能。研究得出通过射频溅射的ZnO薄膜厚度相对均匀,具有高度的c轴择优取向,成膜质量高;在玻璃上沉积的薄膜表现出较高的透过率,其光学禁带宽度拟合约为3.45eV;离子注入后的薄膜表面有较大损伤,但随退火温度的增加和退火时间的延长其损伤会得到恢复,且薄膜表面更加致密平滑;XRD显示N掺杂薄膜的结晶质量随退火时间和温度的变化会出现一个峰值,而其半高宽在高温下趋于稳定;霍尔测试显示样品呈p型转变分为两个区域,退火条件在650度及其以下温度区域时呈弱p型,且和退火时间关系不大;在800度及其以上温度区域时,随退火温度增加和时间延长其载流子浓度增大;在退火时间为3分钟时,出现一个退火反常区域,薄膜呈n型电导,其原因有待进一步探讨。

关键词： ZnO p型氮掺杂离子注入退火