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GaN基光栅外腔半导体激光器研究进展

微纳电子技术 2013年第10期50卷 609-614,622页

作者：姚真瑜吕雪芹张保平厦门大学物理系福建厦门361005 厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361005 电子工程系福建厦门361005

介绍了光栅外腔半导体激光器应用外部光栅实现选模和线宽压窄的基本原理,以及Littrow和Littman两种典型外腔结构和主要组成光学元件,讨论了主要性能表征参数包括调谐范围、激射线宽和边模抑制比等,分析了其关于稳定性的主要技术难点。... 详细信息

介绍了光栅外腔半导体激光器应用外部光栅实现选模和线宽压窄的基本原理,以及Littrow和Littman两种典型外腔结构和主要组成光学元件,讨论了主要性能表征参数包括调谐范围、激射线宽和边模抑制比等,分析了其关于稳定性的主要技术难点。在此基础上,详细综述了GaN基光栅外腔半导体激光器的国内外研究进展,主要集中在线宽、无跳模调谐范围和功率三个性能指标的优化上,特别提及了厦门大学研究小组的工作进展。最后讨论了其在高精度光谱测试、气体探测和大容量全息数据存储中的应用,并且列举了铟原子的光谱测试和NO气体探测。

关键词： GaN基光栅外腔半导体激光器可调谐波长窄线宽高精度光谱测试气体探测全息数据存储

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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

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光谱学与光谱分析 2017年第2期37卷 612-617页

作者：王霏吕雪芹丁鼎蔡丽娥厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361005 厦门理工学院光电与通信工程学院福建厦门361024

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... 详细信息

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。

关键词：便携式光栅外腔半导体激光器波长调谐电动调谐拉曼光谱

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外腔半导体激光器设计与高次谐波稳频

中国激光 2007年第7期34卷 895-900页

作者：陈文兰袁杰齐向晖伊林汪中刘新元陈徐宗北京大学信息科学技术学院北京100871

研究了利特罗(Littrow)结构外腔半导体激光器的结构参量对激光连续可调范围的影响。给出了反射镜转轴等处的机械加工误差对激光波长连续可调范围所造成的影响的数值计算结果。介绍了半导体激光器外腔结构设计的具体细节要点。利用该设... 详细信息

研究了利特罗(Littrow)结构外腔半导体激光器的结构参量对激光连续可调范围的影响。给出了反射镜转轴等处的机械加工误差对激光波长连续可调范围所造成的影响的数值计算结果。介绍了半导体激光器外腔结构设计的具体细节要点。利用该设计制作的外腔只需要配合商用半导体激光管便可以得到优质的780nm激光输出,经测量其线宽小于1MHz,连续可调谐范围大于3GHz。利用腔外Rb饱和吸收谱的三、五次谐波稳频方法对半导体激光器进行了稳频。其中提出了优化激光频率短期稳定度的方法,并对调制深度的选择给出了详细的理论解释。根据该优化方法设计出稳频系统对半导体激光器进行稳频,得到了稳定度达到10-12量级的半导体激光输出。

关键词：激光技术光栅外腔半导体激光器高次谐波稳频

1.5μm波段外腔半导体激光器稳频技术研究

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半导体光电 2005年第6期26卷 566-569页

作者：金杰马翔天津大学电子信息工程学院天津300072

1.5μm波段外腔半导体激光器的频率稳定性对大容量、密集波分复用系统的快速发展有着很大的影响。对几种主流的外腔结构和稳频技术进行了分析,论述了它们各自的特点及未来发展趋势。

关键词：稳频光栅外腔半导体激光器分子饱和吸收 F-P干涉仪

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外腔锥形半导体激光技术研究

外腔锥形半导体激光技术研究

作者：李钱中国工程物理研究院

学位级别：硕士

200nm-250nm波长的中(深)紫外激光在生物检测方面发挥着极其重要的作用,在探测战场或大规模恐怖袭击中可能出现的化学与生物战剂时,能很好地帮助目标的确认和分析。为取代军事上使用的体积庞大、价格昂贵的紫外探测系统,开发出结构紧凑... 详细信息

200nm-250nm波长的中(深)紫外激光在生物检测方面发挥着极其重要的作用,在探测战场或大规模恐怖袭击中可能出现的化学与生物战剂时,能很好地帮助目标的确认和分析。为取代军事上使用的体积庞大、价格昂贵的紫外探测系统,开发出结构紧凑、性能可靠、高效率低成本、便携式的紫外探测设备具有极大的应用潜力。固态紫外激光器,作为紫外激光产生的最佳方案之一,具有光束质量高、输出功率稳定和低噪声等优良特性。其中半导体激光器,由于其波长取决于增益介质的量子阱特性,克服了固体激光基频光波长只有有限几种选择的困难,可以实现200nm-250nm窄线宽连续可调谐中(深)紫外激光。但由于单频单模半导体激光器的输出功率还是受限,国外出现了各种采用锥形半导体激光器实现激光放大的结构。本文基于中国工程物理研究院院长基金课题《中紫外基金课题》,以锥形半导体激光器为主要实验器件,针对三种腔型结构:种子注入式、Littrow外腔反馈结构、环形腔结构,实现可调谐、窄线宽、高光束质量、高功率的激光输出,为四倍频产生中(深)紫外(激光提供基频源。主要研究内容包括:1.介绍了锥形半导体激光器和三种腔型结构激光器在国内外发展的现状和趋势,分析概述了锥形半导体激光器和三种腔型的结构特性;2.对三种结构的锥形半导体激光器的工作原理进行了分析,讨论了实验实现的关键和难点,设计分析了实验系统;3.成功实现了三种结构锥形半导体激光器的激光输出,并实验测试了三种结构的锥形半导体激光器的输出特性(光谱特性、功率特性、线特性、光束质量、波长可调谐性等)。以下是三种结构锥形半导体激光器的实验成果和比较分析。锥形半导体激光放大器主要采用激光特性较好的种子光,注入到锥形波导放大器中,实现激光功率的放大。本文实现了最大输出功率为1.3W,波长为910nm-930nm,线宽保持在640fm-800fm的单频、可调谐激光输出,研究了锥形半导体放大系统输出功率和注入电流以及种子光功率的变化关系。外腔锥形半导体激光器是在锥形半导体激光器的外部引入光栅外腔,在激光器的前、后端面镀反射率不同的膜,使外反馈元件和半导体芯片端面构成外腔。本文利用光栅外腔锁定波长、压窄线宽,实现了室温连续泵浦下一系列中心波长为927nm,可调谐范围大于20nm,线宽激光输出。当注入电流为4A时,获得最大输出功率1.906W,电光效率21.7%,线宽为700fm,光束质量(M2)在快、慢轴方向分别为1.948和 3.788。环形腔锥形半导体激光器是在光栅外腔锥形半导体激光器的基础上,将腔型做成闭合状态,实现激光的环形振荡。本文研究设计了环形腔光栅锥形半导体激光器,并成功实现了全反射镜的环形腔锥形半导体激光器的出光,当形成环形腔时,激光器阈值电流约为1.2A,斜效率为0.286W/A;当注入电流增大到4A时,输出激光功率达到805mW,电光效率10.1%。总的来说,锥形半导体激光放大器虽然结构简单,易于实现,但单通结构对功率放大有限。并且,种子源的选取对获得窄线宽、波长可调谐、高光束质量的激光输出至关重要,采用具有良好激光特性的种子光是该实验的关键。而外腔锥形半导体激光器引入了光栅外腔,选用合适的闪耀光栅,不仅可以避免额外的内腔振荡,解决锥形区模式不稳定和光灾变效应损伤激光光束质量等问题,还可以进一步压窄线宽,实现波长的可调谐。并且,引入外腔,激光持续振荡能获得更大的输出功率。环形外腔锥形半导体激光器同光栅外腔直腔结构相比,避免了多模振荡和后腔面烧毁的问题,进一步保证了稳频和高光束质量的激光输出。与锥形半导体放大器相比,激光环形振荡,输出功率更大。但整个系统搭设难度大,表面反射腔的耦合注入设计复杂,且不易调节。本文的创新点:本文通过耦合仿真设计和亚微米量级六维高精度空间对准调节,实现了种子光和锥形波导放大器的高效耦合,和国内相关研究成果相比,激光放大倍数达到20.21dB。另外,本文是国内首次将光栅外腔结构应用到锥形半导体激光器上,采用衍射光栅锁定波长、压窄线宽,利用外腔的持续振荡实现了可调谐、窄线宽、高光束质量、高功率的激光输出,激光约2W,波长可调谐范围915-935nm,线宽700-980fm,快、慢轴方向的M2分别为1.948和3.788。

关键词：锥形半导体激光器外腔半导体激光器锥形半导体放大器光栅外腔半导体激光器

可用于原子相干操控的Raman激光系统研究

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可用于原子相干操控的Raman激光系统研究

作者：赵江艳山西大学

学位级别：硕士

通过光场与原子相互作用过程不仅可以控制原子的外部运动状态,还可以控制原子的内态。人们不仅可以通过远失谐光学偶极阱控制单个或多个原子的运动状态,将其很好地同周围的环境隔离,减小量子系统的退相干,而且可以利用双光子受激Raman... 详细信息

通过光场与原子相互作用过程不仅可以控制原子的外部运动状态,还可以控制原子的内态。人们不仅可以通过远失谐光学偶极阱控制单个或多个原子的运动状态,将其很好地同周围的环境隔离,减小量子系统的退相干,而且可以利用双光子受激Raman绝热通道技术或者光抽运实现原子的态制备。受激Raman绝热通道技术因其态制备的可操控性和长的退相干时间,成为实现原子量子操控的重要手段,在量子信息处理中的应用受到了人们极大的关注。在双光子受激Raman绝热通道技术中所需的Raman激光的获得也就成为了重要的课题。由于Raman激光内在的特点,即：位相相干以及频率差精确等于原子基态超精细分裂的两束激光,其实现的途径有：对两束分别从两台激光器出来的频率差等于原子基态能级间距的激光进行位相锁定;利用AOM对从同一台的激光器出来的两束激光进行频移;以及本文所采用的利用频率调制(或者相位调制)产生射频边带然后注入被动激光器。本文主要内容分为两个部分： (1)、通过光栅外腔半导体激光器的安装调试,实现了窄线宽的单频激光输出。分析了对半导体激光器注入电流调制时输出激光频谱,以及光栅外腔长度和弛豫振荡频率对其射频频率调制深度的影响,并且通过分别改变射频调制信号的功率、频率以及激光器注入电流的大小,研究了光栅外腔半导体激光器注入电流GHz射频频率调制的响应特性;证实了当光栅外腔自由光谱区等于调制频率时,调制深度可以达到最大的分析结果;得到了通过调节电流,光栅外腔长度,以及加大射频信号功率可以增加调制深度的结论。 (2)、综述了获得Raman激光的三种主要途径;分析了激光器光学注入锁定的理论模型;实现了半导体激光器注入电流GHz射频调制得到的上下边带分别对两台被动激光器的注入锁定,从而实现了铷87原子相干操控的Raman激光系统;最后概括了Raman激光在单原子量子比特相干操控中的应用。

关键词： Raman激光光栅外腔半导体激光器频率调制注入锁定

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激光器系统与技术

中国光学 1997年第2期11卷 25-31页

TN242 97020886自适应激光谐振腔模式象差的微机控制器=Microcomputercontroller for adaptive correcting oflaser resonator mode aberrations[刊,中]/叶嘉雄,汪伟峰,张国平,竺子民(华中理工大学光电子工程系.湖北,武汉(430074))//光电工程.-1996,23(2).-53-56在Zernike多项式的基础上,文中采用象差低阶模式的校正原理,构造三自由度自适应校正激光谐振腔模式象差的微机控制器、该控制器用等步长搜索方法,实现了IMMD算法,获得了满意结果。

关键词：光纤通信单灯双棒激光器学术会议激光技术双电极半导体激光器微机控制器中科院光栅外腔半导体激光器华中理工大学自适应激光谐振腔

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硕士学位论文摘要汇编(4)

北京邮电大学学报 1986年第3期 1-74页

我院自83年,84年,85年已陆续编印过三集《硕士学位论文摘要汇编》。本期论文摘要集为我院82级硕士学位研究生的论文摘要,共33篇。我院82级硕士研究生水平较整齐,基础理论较扎实,有从事科研及独立担负专门技术工作的能力,能较顺利地完成... 详细信息

我院自83年,84年,85年已陆续编印过三集《硕士学位论文摘要汇编》。本期论文摘要集为我院82级硕士学位研究生的论文摘要,共33篇。我院82级硕士研究生水平较整齐,基础理论较扎实,有从事科研及独立担负专门技术工作的能力,能较顺利地完成学位论文。这些论文经院内外同行专家评阅,均给予了较好的评价。其中有2人的论文在国际学术会议上宣读,大部分论文均在国内的学术刊物、院学报及全国性学术会议上发表。我们编印摘要集的目的是为了进行学术交流,希望能得到更多的同行专家们的评议和指正,帮助我院提高硕士学位论文水平,增进我院学位授予工作的进行。评议意见请寄:北京邮电学院研究生部

关键词：光栅外腔半导体激光器算法论文摘要单纯形单形方程式方程经济数学模型经济模型非线性传递函数故障模拟依赖变量图象几何校正图象校正商品流基音提取全息透镜全息光学元件透镜象差图形法

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半导体激光器

中国光学 2002年第5期16卷 28-30页

TN248.4 2002053402用于全光波长转换的外腔半导体激光器的注入电流选择=Selection of injection current of the external cavitylaser diodes for all-optical wavelength conversion[刊,中]/马军山,耿健新,瞿荣辉,陈高庭,方祖捷(中... 详细信息

关键词：光栅外腔半导体激光器列阵半导体激光器输出功率注入电流计算机与通信波长调谐范围全光波长转换剩余反射率光电子脊形波导激光器