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全光纤MOPA结构高功率脉冲激光器的实验研究

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光通信技术 2024年

作者：李全法渠彪潘诗发泉州师范学院物理与信息工程学院泉州师范学院光子技术研究院福建省先进微纳光子技术与器件重点实验室光电工程系

本文以电路直接调制的半导体激光器作为种子源，采用三级MOPA结构，设计并实现了一种输出功率、重复频率与脉冲宽度均可宽调节的高峰值功率高光束质量的全光纤MOPA脉冲激光器。在一二级泵浦功率分别为2.2W和34.3W条件下，获得了平均输... 详细信息

本文以电路直接调制的半导体激光器作为种子源，采用三级MOPA结构，设计并实现了一种输出功率、重复频率与脉冲宽度均可宽调节的高峰值功率高光束质量的全光纤MOPA脉冲激光器。在一二级泵浦功率分别为2.2W和34.3W条件下，获得了平均输出功率为20.85W，最大峰值功率为12.9kW，中心波长为1064.5nm，线宽为3.75nm，M2为1.345，功率稳定性≥95%的多参数可调节的纳秒脉冲激光输出。研究结果表明，改变种子源的重复频率和脉冲宽度能够得到相应参数可调的激光输出。通过优化有源光纤的弯曲半径和光路结构，显著改善了光束质量M2和抗高反能力。该研究方案对研制更高功率和更高峰值功率的MOPA全光纤激光器具有参考意义。

关键词：脉冲激光器全光纤掺镱光纤激光器种子源调制主振荡功率放大器

Dy∶YAG黄色荧光粉的合成和发光特性研究

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稀土 2024年

作者：游振宇陈慧彬江水森王燕泉州师范学院光子技术研究院福建省先进微纳光子技术与器件重点实验室福建省超精密光学工程技术与应用协同创新中心中国科学院福建物质结构研究所

采用固相法制备了一系列不同浓度Dy3+掺杂的Y3Al5O12 （Dy∶YAG）荧光粉,并在室温下分别测试了样品的吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线等,结果显示,所有的样品均在蓝色光447 nm激发下实现了峰值波长为582 nm的黄光发射,荧光粉的吸收强... 详细信息

采用固相法制备了一系列不同浓度Dy3+掺杂的Y3Al5O12 （Dy∶YAG）荧光粉,并在室温下分别测试了样品的吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线等,结果显示,所有的样品均在蓝色光447 nm激发下实现了峰值波长为582 nm的黄光发射,荧光粉的吸收强度随着Dy3+掺杂浓度的增加而增强,荧光发射强度随之先增加而后减小。详细讨论了Dy3+掺杂浓度对Dy∶YAG荧光粉发光特性的影响,对浓度猝灭的原因进行了分析。通过计算获得的色度坐标图显示,所有样品的色坐标位于黄光区域。结果表明Dy∶YAG黄色荧光粉的最佳掺杂浓度为4%（原子分数）。

关键词： Dy∶YAG 黄光荧光粉发光性质能级寿命多极相互作用

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光学元件微缺陷偏振检测的图像处理方法研究

光学仪器 2024年第5期46卷 24-30页

作者：陈晓辉王鑫森段亚凡泉州师范学院光子技术研究中心福建泉州362000 福建省先进微纳光子技术与器件重点实验室福建泉州362000 福建省超精密光学工程技术与应用协同创新中心福建泉州362000

光学元件表面缺陷会严重影响到光学系统的性能指标。现有的光学元件表面缺陷检测技术存在检测速度慢,精度低等问题。基于光学元件微缺陷偏振检测技术,研究了缺陷偏振成像的数字图像处理方法。首先利用光的偏振特性采集到缺陷对比度高的... 详细信息

光学元件表面缺陷会严重影响到光学系统的性能指标。现有的光学元件表面缺陷检测技术存在检测速度慢,精度低等问题。基于光学元件微缺陷偏振检测技术,研究了缺陷偏振成像的数字图像处理方法。首先利用光的偏振特性采集到缺陷对比度高的图像,然后通过滤波去噪、阈值分割、形态学处理的方法对图像进行预处理,再根据不同的缺陷类型选取不同的特征参数从而实现缺陷检测及分类,此外还精确测量了缺陷的尺寸。结果表明,此方法的缺陷总检出率为95.90%,单张图像检测时间少于50 ms。

关键词：缺陷检测数字图像光学元件偏振特性

红外飞秒光纤激光焊接石英玻璃与304不锈钢

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中国激光 2024年第16期51卷 31-39页

作者：袁锦辉霍靖宇张博元王磊郑重李嘉铭郭亮罗爱平张庆茂华南师范大学信息光电子科技学院广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室广东广州510006 深圳市中基自动化股份有限公司广东深圳518105 深圳市青锐科技有限公司广东深圳518000 广东省工业超短脉冲激光技术企业重点实验室广东深圳518055 华南师范大学广州市特种光纤光子器件与应用重点实验室广东广州510006

研究探索金属与玻璃异种材料的连接技术是推动其大规模应用的关键,其中,对热膨胀系数相差大的玻璃与金属进行连接的超短脉冲激光焊接技术,对于提升精密微型器件的制造水平和应用具有重要意义。笔者利用有限元模型分析了石英玻璃与304不... 详细信息

研究探索金属与玻璃异种材料的连接技术是推动其大规模应用的关键,其中,对热膨胀系数相差大的玻璃与金属进行连接的超短脉冲激光焊接技术,对于提升精密微型器件的制造水平和应用具有重要意义。笔者利用有限元模型分析了石英玻璃与304不锈钢飞秒激光焊接过程的温度场,验证了所用激光焊接工艺参数的焊接可行性。为优化飞秒脉冲激光焊接工艺参数,研究了飞秒激光焊接单脉冲能量对焊接质量的影响规律。结果表明:激光单脉冲能量对热效应有显著影响;热应力因热效应的增强而增大,当其超过石英玻璃的损伤阈值后会导致微裂纹产生,进而导致焊接样品的焊接强度降低;最佳工艺参数是激光单脉冲能量5.6μJ,重复频率500 kHz,扫描速度60 mm/s,此工艺参数下焊接样品的剪切强度最大,可达到13 MPa。对两种材料的焊接机理进行了研究,结果表明:激光焊接石英玻璃与304不锈钢实现了冶金结合;Fe、Cr在界面与SiO2可能发生了氧化还原反应,形成了Fe2O3和Cr2O3。

关键词：激光技术飞秒激光焊接异种材料焊接焊缝形貌焊接强度焊接机理

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基于硫铟锌纳米花的被动调Q激光

光学学报 2024年第4期44卷 247-253页

作者：朱宜璇仝鲁阳蔡阳健赵丽娜郑立仁山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东省光学与光子器件技术重点实验室山东济南250358 华东师范大学与山东师范大学光调控科学与光子集成芯片联合研究中心上海200241

采用溶液法合成了二维硫铟锌纳米花,并测量了其可饱和吸收参数,其中,饱和强度为675 MW/cm^(2),调制深度为7.8%。通过搭建1μm全固态激光器,获得最大输出功率为240 mW、最大重复频率为629.08 kHz、最小脉冲宽度为388 ns、相应的单脉冲能... 详细信息

采用溶液法合成了二维硫铟锌纳米花,并测量了其可饱和吸收参数,其中,饱和强度为675 MW/cm^(2),调制深度为7.8%。通过搭建1μm全固态激光器,获得最大输出功率为240 mW、最大重复频率为629.08 kHz、最小脉冲宽度为388 ns、相应的单脉冲能量为0.38μJ、峰值功率为0.98 W的脉冲激光。结果表明,由于硫空位的存在,硫铟锌纳米花能够吸收能量低于其带宽的光子,在近红外区域,表现出良好的可饱和吸收特性,且在激光器中,能够获得高重复频率和短脉冲宽度的激光输出。因此,基于硫铟锌纳米材料的可饱和吸收体在调Q脉冲激光器中具有广阔的应用前景。

关键词：非线性光学脉冲激光可饱和吸收体二维材料硫空位硫铟锌

O波段硅基二氧化硅密集波分复用AWG设计及制备

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光子学报 2024年第8期53卷 102-111页

作者：韩凤张家顺王亮亮崔鹏伟王玥安俊明陈军孙冰丽周天红集宁师范学院物理与电子信息工程学院乌兰察布012000 中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 河南仕佳光子科技股份有限公司河南省光电芯片与集成重点实验室鹤壁458030

O波段波分复用器是数据中心高速互连关键器件,采用相对折射率差为0.75%的硅基二氧化硅光波导材料,设计并制备了O波段48通道平顶型密集波分复用阵列波导光栅芯片,采用金属合金架固定阵列波导光栅芯片,金属螺杆随温度变化收缩或伸张,可补... 详细信息

O波段波分复用器是数据中心高速互连关键器件,采用相对折射率差为0.75%的硅基二氧化硅光波导材料,设计并制备了O波段48通道平顶型密集波分复用阵列波导光栅芯片,采用金属合金架固定阵列波导光栅芯片,金属螺杆随温度变化收缩或伸张,可补偿阵列波导光栅芯片响应谱波长随温度产生的飘移,实现-5℃到65℃温度范围内响应谱稳定输出,采用非归零和4电平信号两种调制方式进行高速信号传输。测试结果表明,封装后的阵列波导光栅的插入损耗在-5.31~-6.59 dB之间,通道间隔0.676 nm,1 dB、3 dB带宽分别为0.41 nm、0.55 nm,相邻串扰、非相邻串扰分别为29.4 dB、29.2 dB,偏振相关损耗小于0.67 dB,-5℃到65℃变温下中心波长漂移由7 pm/℃减小到0.6 pm/℃,26.56 Gbps非归零及53.12 Gbps 4电平信号调制传输眼图消光比分别大于5.5 dB和3.6 dB。

关键词：阵列波导光栅密集波分复用数据中心二氧化硅波导非归零调制 4电平调制

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碳化硅陶瓷超快激光双光束精密抛光技术研究

激光技术 2024年第2期48卷 180-187页

作者：肖海兵张庆茂谭小军周泳全张卫罗博伟深圳信息职业技术学院智能制造与装备学院深圳518172 华南师范大学信息光电子科技学院、广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室广州510006

为了有效提高碳化硅陶瓷材料抛光精度,采用了一种红外脉冲和超快紫外皮秒激光双光束抛光碳化硅陶瓷技术。通过红外纳秒激光与超快紫外皮秒激光抛光碳化硅陶瓷材料激光双光束抛光方法,实验研究了激光功率、重复频率、扫描速率、离焦量等... 详细信息

为了有效提高碳化硅陶瓷材料抛光精度,采用了一种红外脉冲和超快紫外皮秒激光双光束抛光碳化硅陶瓷技术。通过红外纳秒激光与超快紫外皮秒激光抛光碳化硅陶瓷材料激光双光束抛光方法,实验研究了激光功率、重复频率、扫描速率、离焦量等抛光工艺参数对抛光SiC表面质量的影响。结果表明,在激光功率24 W、扫描速率200 mm/s、激光重复频率500 kHz、离焦1 mm时,陶瓷表面粗糙度达到最优,激光双光束抛光和单光束抛光原始粗糙度碳化硅2.87μm分别下降至0.42μm和0.53μm;激光双光束抛光SiC陶瓷致密化,陶瓷表面呈现有规律的整齐排列,且碳化硅抛光表面的晶粒平均大小为1.48μm,表面力学性能得到改善。该研究为陶瓷等硬脆材料激光精密抛光提供了参考。

关键词：激光技术激光抛光超快光学激光双光束碳化硅陶瓷表面形貌

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非均匀应变下FBG光谱传感特性实验研究

量子电子学报 2024年第4期41卷 690-700页

作者：刘洪金杨爽钱梦雪彭云涛张洋孙苗汤玉泉张志荣中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室安徽合肥230031 安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230039 合肥师范学院光电探测科学与技术安徽高校联合重点实验室安徽合肥230601 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037

通过激光切割技术,加工带有通孔的悬臂梁结构来构建非均匀应变分布,从而研究光纤布拉格光栅(FBG)在非均匀应变分布下的光谱传感特性。首先仿真分析了悬臂梁表面应变分布情况,随后分别选取均匀FBG(UFBG)和切趾FBG(AFBG)敷设在通过开设通... 详细信息

通过激光切割技术,加工带有通孔的悬臂梁结构来构建非均匀应变分布,从而研究光纤布拉格光栅(FBG)在非均匀应变分布下的光谱传感特性。首先仿真分析了悬臂梁表面应变分布情况,随后分别选取均匀FBG(UFBG)和切趾FBG(AFBG)敷设在通过开设通孔构建出的悬臂梁表面非均匀应变分布区域,开展了FBG传感特性实验研究。实验结果表明,随着悬臂梁自由端位移逐渐增加,两种FBG的中心波长和带宽逐渐增大,峰值功率和边模抑制比逐渐降低,但仅中心波长与位移变化具有良好的线性度,位移灵敏度分别为0.1298 nm/mm和0.1582 nm/mm。相对而言,UFBG的反射光谱对非均匀应变分布的变化更为敏感,这对光谱形状传感是有益的。AFBG则表现出一定的抑制或免疫作用,这对中心波长传感是有益的。最后,为了提高灵敏度和实现温度补偿,选取双FBG传感法进行位移测量,测量结果表明双UFBG光谱带宽随位移变化的灵敏度可达0.2826 nm/mm,双AFBG中心波长差随位移变化的灵敏度可达0.3142 nm/mm。

关键词：光纤光学光纤光栅非均匀应变悬臂梁位移测量

大功率GHz重复频率飞秒光纤激光技术及前沿应用

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科学通报 2024年第Z2期69卷 4182-4196页

作者：修昊陈学文温俊鹏梁兆恒范怡衡胡旭王文龙林巍韦小明杨中民华南理工大学物理与光电学院华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室华南理工大学广东省特种光纤材料与器件工程技术研究开发中心华南理工大学广东省光纤激光材料及应用技术重点实验室华南师范大学未来技术研究院

与kHz～MHz重复频率飞秒激光相比, GHz重复频率飞秒激光具有更大的频率间隔、更易获得高平均功率,是光谱学、生物光子学、微波光子学、精密加工等基础研究与工业应用领域的崭新工具.光纤型飞秒激光在光束质量、紧凑性、鲁棒性等方面具... 详细信息

与kHz～MHz重复频率飞秒激光相比, GHz重复频率飞秒激光具有更大的频率间隔、更易获得高平均功率,是光谱学、生物光子学、微波光子学、精密加工等基础研究与工业应用领域的崭新工具.光纤型飞秒激光在光束质量、紧凑性、鲁棒性等方面具有先天优势,是大功率GHz重复频率飞秒激光的重要发展方向,有望拓展激发超快激光在尖端领域应用,支撑核心工业、生命医学、航空航天等领域持续创新.本文从大功率GHz重复频率飞秒光纤激光器的技术难点、最新进展、前沿应用等方面进行综述,并展望未来发展前景.

关键词：飞秒激光高重复频率大功率光纤激光超快激光

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