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中国激光 2007年第12期杂志 文档列表

中国激光杂志实验技术与元件

用大模场光子晶体光纤获得高功率飞秒激光1603-1606

摘要：最近许多实验结果表明掺Yb光纤在提高输出功率方面还有很大潜力，而且由于大模面积光子晶体光纤的使用，飞秒光纤激光器的输出已经可以与传统飞秒固体激光器相比拟。报道了利用掺Yb的保偏型大模面积光子晶体光纤进行锁模和放大方面取得的实验结果，光子晶体光纤振荡级输出重复频率为51MHz，脉冲宽度为450fs，平均功率为2W的飞秒激光，对应单脉冲能量40nJ；同时利用国产双包层大模面积光纤进行了放大实验，在平均功率为毫瓦量级的种子光脉冲输入情况下，获得了10^3增益。

大功率半导体激光束非球面准直系统的优化设计1607-1611

摘要：为实现空间激光束的远距离传输，利用矢量折射定理研究了大功率半导体激光器发散光束经非球面、非轴对称准直系统的光传输特性。对空间光线传输得出了矩阵传递公式，并针对大功率线源半导体激光器的发散光束进行了高精度的准直优化设计。为实现对激光束的进一步准直，利用光学设计软件CODE-V设计了卡塞格伦光学天线。利用两点法对发散角进行了实验测试，结果表明优化设计的准直系统发散角为1，924mrad，经光学天线进一步准直后的发散角为96.2μrad。本空间光线追迹方法对复杂光学系统的精确计算具有一定参考意义，所设计的大功率线源激光束准直系统能广泛应用于远距离激光通信系统中。

全固态频移反馈激光器的谱宽稳定特性1612-1616

摘要：从速率方程出发，把激光介质的增益带宽以环程频移量为单位划分为若干频带并进行移频处理，仿真分析了基于Nd：YVO4介质的频移反馈（FSF）激光器在连续输出情况下的特性，给出了在改变抽运功率水平、声光调制器（AOM）衍射效率、环程频移量、介质增益带宽等条件下频移反馈激光器的输出谱宽、频谱位移等的仿真计算结果。实验中，采用端面抽运驻波腔结构并以声光调制器作为腔内移频器，构建了基于Nd：YVO4介质的全固态频移反馈激光器，实验研究验证了理论计算的结果，并得到了1W以上的连续激光输出。研究结果表明频移反馈激光器的输出频谱在不同抽运水平下具有谱宽基本稳定的特点。

一种制作掺Yb相移光纤光栅激光器的实验方案1617-1620

摘要：采用遮挡法引入相移制作了掺Yb相移光纤光栅（PS-FBG）。在制作光栅的过程中，将其作为激光器的谐振腔，通过监测激光器的输出功率来确定相移大小。当激光器的输出功率开始下降时，停止曝光，此时引入的相移为π／2。为了使光栅的特性尽快稳定下来需要对光栅进行退火，这将导致引入的相移小于π／2。为了弥补退火过程中引起的相移降低，需要对退火后的光栅进行二次曝光，以使光栅的相移恢复π／2。利用该方法制作了一只光纤光栅激光器。当抽运功率为100mw时，获得了25mw的输出功率，信噪比（SNR）为60dB。在1h内，输出功率波动小于1％。当光栅的温度在25～30℃之间变化时，激光器单纵模运转。

离焦量对空气中纳秒激光打孔效率的影响1621-1624

摘要：用波长1．06μm，脉冲半峰全宽（FWHM）约10ns的Nd：YAG激光照射在薄铜靶上，研究了打孔效率同离焦量之间的关系。实验中脉冲能量分别为26mJ，52mJ，85mJ，204mJ和274mJ，在各脉冲能量下，改变离焦量，测出相应的打孔效率。结果表明，离焦量是影响打孔效率的重要因素；实际打孔过程中，采用较低的激光功率密度和＋3～＋4mm的离焦量是合理的选择。当离焦量d〈0时，打孔效率主要由激光照射产生的热烧蚀、等离子体屏蔽两个物理机制决定；当离焦量d〉0时，打孔效率是激光照射产生的热烧蚀、等离子体屏蔽和焦斑处空气等离子体辐射的促吸收效应共同作用的结果。

大模场面积光纤激光器拉锥法模式选择1625-1628

摘要：大模场面积（LMA）光纤激光器的光束质量通常比单模光纤激光器的光束质量差。采用光纤拉锥的方法进行模式选择，从而提高大模场直径光纤激光器的光束质量。拉锥区距光纤激光器的输出端约5mm，纤芯最小为9μm，约为未拉锥部分纤芯直径26μm的1／3。实验研究表明，在拉锥后，光纤激光器的光束质量因子M^2由3．50减小为1．81，相应的斜率效率由63．6％减小为51．1％。虽然拉锥后最大输出功率减少了约19．8％，但其亮度增大为拉锥前的3倍。

879nm直接抽运提高Nd：GdVO4激光器性能1629-1633

摘要：激光二极管（LD）大功率端面抽运固体激光器（DPSSL）中的热效应会影响到激光器的各个方面，使得激光输出效率下降，光束质量变坏、谐振腔的稳定性变差等。采用新波段879nm取代808nm，将粒子直接激励到激光发射上能级，降低无辐射弛豫过程产生的热量，有效地减少热的产生，降低激光二极管端面抽运Nd：GdVO4晶体的热效应，获得更高性能的激光输出。在相同条件下通过879nm激光二极管直接端面抽运及808nm激光二极管间接端面抽运Nd：GdVO4激光器的实验比较，结果表明，在较高抽运功率下采用879nm抽运提高了Nd：GdVO4激光器的激光输出性能。最后采用879nm激光二极管端面抽运Nd：GdVO4晶体棒直线腔方案，在16．3W的吸收抽运功率下，获得最大连续输出功率9．8W的TEM00模1063nm激光输出，对吸收抽运光的光-光转换效率高达60．1％，斜率效率达68．4％。

基于正交频率变换的高功率蓝绿全固态激光器1634-1638

摘要：对多横模全固态激光器使用正交频率变换进行了分析，计算了频率转换效率与激光发散角的关系。使用双KTP晶体正交倍频的方法，对Nd：YAG激光器输出的含有高阶横模的激光进行倍频实验研究。在1064nm Nd：YAG激光基波功率密度为121MW／cm^2时，其谐波转换效率达到75．5％。研究表明，对于光束质量较差的基波激光，采用正交频率变换的方式，适当选择晶体参数，同样可以获得较高效率的二次谐波输出。

中国激光杂志简讯

《中国激光》“综述”栏目征稿启事1638-1638

中国激光杂志实验技术与元件

一种新型高峰值功率激光注入光纤耦合技术1639-1642

摘要：分析了导光锥的导光原理和激光注入光纤耦合原理，通过射线理论分析并提出了导光锥的设计方法。通过对实验用导光锥进行导光率测试和耦合传输特性实验研究得到：导光锥的导光率为99％，导光锥与光纤耦合效率大于73％；导光锥端面的激光诱导损伤阈值能量密度为56J／cm^2，阈值功率密度为2．25GW／cm^2；在光纤发生端面损伤前其输出端输出激光能量达到50mJ。采用导光锥实现高峰值功率脉冲激光注入光纤耦合可以有效地提高光纤传输激光容量。

中国激光杂志激光物理与激光化学

低阈值宽调谐的内腔调QNd：YVO4／PPLN光学参量产生1643-1647

摘要：将多周期极化铌酸锂（PPLN）晶体置于激光二极管（LD）端面抽运的声光调QNd：YVO4激光器谐振腔内，实现了准相位匹配内腔光学参量直接产生（QPM—IOPG）。PPLN晶体长20mm，利用外加电场极化法制作，极化沿晶体的z向进行。设定声光Q开关重复频率为19kHz，通过温度调谐和周期调谐，获得了信号光在1384～1541nm范围内的连续输出，脉冲宽度约为80n8。在PPLN晶体温度为140℃，极化周期为29／xm时，内腔光参量产生的阈值仅为0．93W，在3W激光二极管抽运功率下，获得了140mw的信号光输出；在极化周期为26．5μm时，内腔光参量产生的阈值增大到1．36W，在3W激光二极管抽运功率下，获得了105mw的信号光输出。分析了不同极化周期下阈值和转换效率存在差异的原因，对内腔光学参量产生的闯值进行了理论分析和计算。

中国激光杂志光通信及其元器件

多域光网络中一种支持区分可靠性的通路保护算法1648-1654

摘要：区分可靠性的通路保护方案既能为光网络中具有不同可靠性需求的业务提供有效的故障保护，又能优化网络资源的利用，是一种高效的生存性机制。但目前此类问题的研究主要是集中于传统的单域光网络中，所得的研究成果无法直接运用于具有多域特点的下一代光网络中。针对这一问题，在对以往通路保护算法进行改进的基础上提出了一种适用于多域光网络中的支持区分可靠性的通路保护算法，并对其性能进行了计算机仿真研究。仿真结果表明，该算法不仅能满足多域光网络中不同业务的可靠性需求，而且能提高网络资源的利用率、降低业务连接的阻塞率。

无线光通信中的定长数字脉冲间隔调制1655-1659

摘要：针对脉冲位置调制（PPM）需要符号同步和数字脉冲间隔调制（DPIM）符号长度不固定所引起的问题，提出了一种新的定长数字脉冲间隔调制（FDPIM）。给出了相应的编码结构，并分析了平均功率效率和带宽需求。在弱湍流信道模型下推导了定长数字脉冲间隔调制的误包率，并与开关键控（OOK）、脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制等调制方式进行了比较分析。结果表明，定长数字脉冲间隔调制的误包率劣于脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制，但明显优于开关键控的误包率。虽然定长数字脉冲间隔调制的带宽要求较高，但不需要符号同步，相对于脉冲位置调制系统，实现的复杂性大大简化；相对于数字脉冲间隔调制，其符号长度固定，不会出现因符号时隙个数不固定所引起的调制器等待或缓冲器溢出问题。

中国激光杂志光纤元件

飞秒激光加工的微型光纤法布里-珀罗干涉传感器1660-1664

摘要：介绍了一种利用波长为800nm的飞秒激光脉冲在普通单模光纤（SMF）上刻蚀出微型光纤法布里一珀罗干涉（MEFPI）传感器的方法。该方法通过计算机控制就可以进行任意腔长的微型光纤法布里一珀罗干涉传感器的制作。实验研究了光纤法布里一珀罗传感器的应变和温度特性，结果表明，在0～350με的应变范围内，干涉条纹波长相对于应变的灵敏度为0．006nm／με，线性度达99．69％；在20～100℃的温度范围内，该光纤法布里一珀罗传感器具有较小的负温度特性，干涉条纹往短波方向漂移了0．15nm。作为全光纤传感器件，该类型传感器重复性高，成本低廉，易于批量加工，在光传感领域具有较大的潜在应用价值。

中国激光杂志全息技术与信息处理

一种基于散斑结构的全息显示屏1665-1669

摘要：提出一种全息平面显示屏的设计和制作方法。显示屏由全息像素单元组成，每一个像素单元都基于散斑的像面全息结构，其中基元光栅起到调制入射光并定向衍射成像的作用。分析了显示屏的视场特性，数值模拟了记录参考光不同入射角度和起限制垂直方向视场作用的狭缝的宽度对再现散斑像的影响。制作出幅面大小为600mm×800mm（约40″），厚度为1.5mm的普通投影全息显示屏，给出相应的制作流程和制作参数。结果表明，全息显示屏具有高亮度和消色散的优点，浮雕型结构便于进行大幅面的快速微纳米压印复制，使得所提出的显示屏具有低成本的工艺优势。

数字全息显微系统的成像分辨率分析1670-1675

摘要：根据成像理论和全息系统的点扩散函数，研究了数字全息显微系统的成像分辨率，给出了无预放大和有预放大情况下成像分辨率的表达式，指出了只有当CCD的成像分辨率等于或高于显微物镜（MO）的成像分辨率时，预放大数字全息系统的成像分辨率才取决于显微物镜的数值孔径（NA）；反之，系统的成像分辨率则取决于CCD的数值孔径。采用无透镜傅里叶变换全息记录光路，对美国空军分辨率测试板进行了实验研究，结果表明再现像在水平和垂直方向的极限分辨率分别为3．91μm和4．38μm，与理论分析相吻合。对条纹物体进行了全息图的模拟记录和再现，结果与理论分析相一致。

中国激光杂志测量技术

双曲面对称体红细胞模型的光散射虚拟仿真1676-1681

摘要：为适应日益增长的对生物细胞形态精密测定的技术需求，应用VirtualLab虚拟仿真实验系统，根据红细胞（RBC）的形体特征和光学特性，设计了双曲面旋转对称体的红细胞光散射模型。最佳组合选用了仿真系统中的运算功能模块，仿真了球形模型和双曲面旋转对称模型下，红细胞在几种典型光源入射情况下的光散射，并获得了这几种典型情况下的前向光散射强度图样、幅值分布曲线和相位分布图。其中生物细胞光散射相位分布局域图表明了相位分布与细胞的形态与结构以及其在光路中的位置密切相关。生物细胞前向光散射相位分布图谱可望成为一种新的测定细胞类别的判读依据。

同步移相干涉的测量性能1682-1687

摘要：详细分析了一种基于二维正交光栅衍射的同步移相干涉测量系统的组成结构，包括干涉系统、空间分光部件、偏振移相部件以及图像采集与处理系统。选择了二维正交透射光栅的四个衍射级次的光束作为测试光，理论和实验都证明这种方案具有良好的分光效果；用偏振方向依次改变45°的四片偏振片构成偏振阵列作为移相器件，并根据空间一致性要求，分割得到依次具有90°移相的四幅独立于涉图，获得了较高的移相精度；在幅频积低于100Hzλ的振动环境中，系统测量重复性的峰谷值优于0．02λ，可以用于一般的在线检测和动态测量。