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中国激光 2008年第03期杂志 文档列表

中国激光杂志实验技术与元件

连续波Nd：YVO4/LBO稳频倍频红光全固态激光器323-327

摘要：利用激光二极管（LD）端面抽运YVO4-Nd∶YVO4复合晶体,采用四镜环形谐振腔及Ⅰ类临界相位匹配（CPM）LBO晶体进行腔内倍频,在腔中插入TGG晶体和λ/2波片组成的光学单向器,设计了满足热不灵敏条件和最佳倍频条件的谐振腔型,实现了全固态连续稳频倍频红光激光器。在19 W抽运功率下,同时获得了610 mW的671 nm单频红光输出和400 mW的单频1342 nm红外光输出。红光30 min内输出功率波动小于±0.6%。自由运转时,基频光（1342 nm）1 min频率漂移为±5 MHz,锁定后基频光1 min频率稳定性优于±1 MHz。

高效率连续波运转的激光二极管端面抽运914nm Nd：YVO4激光器328-332

摘要：利用激光二极管（LD）抽运Nd∶YVO4晶体产生914 nm谱线振荡,再通过腔内倍频技术获得457 nm激光输出,是获得大功率蓝光激光器的一条重要的技术路线,因而实现高效率运转的914 nm激光输出则是方案的关键。报道了激光二极管端面抽运Nd∶YVO4晶体、连续波运转的大功率914 nm准三能级激光器,方案中采用掺杂原子数分数为0.1%的低掺杂Nd∶YVO4晶体,有效地降低了热效应的影响,并通过准三能级理论模型的模拟计算选择了最佳晶体长度;通过对腔镜介质膜参数的适当控制,有效地抑制了波长为1064 nm和1342 nm的高增益谱线。实验中,914 nm激光器的阈值抽运功率仅为8.5 W,在31 W的抽运功率下914 nm激光输出功率高达7.2 W,激光器的斜率效率为32%,光-光转换效率为23.2%。

激光二极管端面抽运激光晶体的热效应333-337

摘要：建立了激光晶体的热传导模型,通过求解泊松方程,得到激光晶体内温度和温度场分布,计算了由端面形变引起的光程差（OPD）和总的光程差,得到不同抽运功率下的热焦距,并通过实验进行了验证,实验结果与理论计算基本一致。当抽运功率为10 W,抽运光斑半径320μm时,Nd∶YVO4激光晶体端面形变引起的光程差占总的光程差的45%。抽运功率为24 W时,晶体热焦距为65.8 mm。提出激光晶体端面腔镜会加重激光晶体热透镜效应的结论。研究表明,对于大功率全固态激光器,由晶体端面形变引起的光程差对晶体热透镜效应有较大影响。对提高激光器的稳定性、研究晶体的热效应提供了理论依据。

全光纤对接损耗调Q激光器343-346

摘要：激光器调Q技术是产生高峰值功率、窄脉冲的最有效方法之一。提出并初步验证了全光纤对接损耗调Q方法,分析了调Q原理以及影响因素,实现调Q脉冲的输出。激光腔内加入两段光纤,两段光纤间相互靠近的一端紧密对接,其中一段粘结在压电陶瓷（PZT）上。通过外部电压变化驱动压电陶瓷,使两光纤端面间出现轴向间隙、径向错位或旋转夹角,改变两段光纤之间的耦合连接损耗,进而调节激光腔的损耗,输出调Q脉冲。采用径向错位方式,可以有效改变光纤之间的耦合连接损耗,重复频率可达10 kHz。该方法实现简单,成本低廉,通过外部条件控制,可进一步提高输出脉冲的稳定性。

主动锁模飞秒光纤激光器347-350

摘要：报道了主动锁模飞秒脉冲掺Er^3＋光纤激光器的实验结果。在光纤环形腔中通过引入粗波分复用器（CWDM）作为宽带滤波器,实现了中心波长在1550 nm,重复频率为2.5 GHz,谱线3 dB带宽为10.2 nm（对应的脉冲宽度为247 fs）的激光脉冲输出。此时的抽运功率为186 mW,激光器输出平均功率为1.3 mW,从而获得了能够产生飞秒脉冲的高重复频率主动锁模掺Er3＋光纤激光器。

光纤激光器相干合成系统中组束误差对远场光场的影响351-358

摘要：对光纤激光器相干合成系统中组束误差对远场光场分布的影响进行了数值研究,分析了输出单元占空比、位置误差和平行度误差对远场光场分布的影响。结果表明,输出单元占空比的增加只能提高中心光斑的能量,但无法改变中心光斑的平均光强;而位置误差会使远场光场中的旁瓣能量减弱,降低光纤激光器相干合成系统的转换效率。分析发现,位置误差的这种影响可以通过增加输出单元的占空比来减弱。最后,通过分析平行度误差对远场光场的影响,对光纤激光器相干合成系统中的平行度误差控制提出了建议。

二维振镜调谐TEA CO2激光器359-362

摘要：报道一种快速调谐TEA CO2激光器。该激光器采取紧凑式Ernst电极,火花阵列放电紫外预电离方式,采用二维振镜扫描衍射光栅的方案实现了激光的调谐输出。激光器可输出谱线75支,其中55支谱线输出能量超过1 J,当激光器高重复频率运转时,10P（20）谱线基模能量大于300 mJ,脉冲宽度约为70 ns。这种激光器可以在10 ms内实现9.2～10.8μm范围内任意两条谱线的调谐输出。

基于掺镧锆钛酸铅电光材料的光学相控阵光束扫描器373-377

摘要：基于掺镧锆钛酸铅（PLZT）电光陶瓷材料的光学特性,提出了一种具有上下电极结构的光学相控阵高速光束扫描器。在理论上,分析了具有这种结构的光学相控阵的光束电光偏转特性和机制;在实验上,分析了掺镧锆钛酸铅材料的相位调制特性和损耗特性,制作了相关的光学相控阵器件,并构建了相应的测试系统,获得了光束在空间的角度偏转,与理论分析结果相符。

一种采用并行光强度调制器的模数转换方法378-382

摘要：提出了一种采用并行光强度调制器实现移相光量化的方法。利用对光强度的衰减实现量化曲线的相移,解决了现有移相光量化方案中相位调制器对环境、温度较为敏感,量化曲线相移控制精度以及脉冲走离的问题。采用两个铌酸锂强度调制器并行连接,每个光耦合器分成4个通道,每个通道中插入光衰减器,通过调节光衰减器实现通道间调制曲线的相移,构成8通道4 bits的光量化器。实验中对10 GHz的正弦信号进行了光量化测试,量化结果的有效比特数（ENOB）为3.7 bits,仅低于理想分辨率0.3 bits。实验结果表明该方案可行,与一般移相光量化方案相比,具有较高的有效比特数。

中国激光杂志简讯

《中国激光》“综述”栏目征稿启事382-382

中国激光杂志激光物理与激光化学

抽运染料激光主振荡-功率放大链的固体激光脉冲时序控制391-395

摘要：对于多台固体激光器抽运的脉冲染料激光主振荡-功率放大（MOPA）链,在放大器中,抽运激光与染料种子激光不仅在空间上要求匹配,而且激光脉冲在时间上也要求匹配。为此,提出了进行激光脉冲时序的控制方法。该方法采用光纤、光开关和随机重复采样等技术实现快速激光脉冲的计算机数据采集。根据实验,抽运和染料激光脉冲的时间匹配最好时,它们的峰值几乎是重合的,由此提出以脉冲峰值处作为延迟时间的测量点来排除脉宽变化的影响,以及采用二次多项式曲线拟合的数据处理技术来排除峰值处延迟时间的测量干扰,实现抽运激光脉冲时序纳秒级的测量和闭环控制。控制系统的手动单步控制误差和延迟时间测量误差小于±0.2 ns,闭环控制精度可达±1 ns。

低温生长砷化镓光电导天线产生太赫兹波的辐射特性396-400

摘要：研究了低温生长砷化镓光电导天线（LT-GaAs PCA）产生太赫兹（THz）波的辐射特性。利用太赫兹时域光谱（TDS）技术测量了光电导发射极在飞秒激光作用下辐射的太赫兹脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换（FFT）得到相应的频域光谱。结果表明,低温砷化镓光电导天线产生的太赫兹波信号比飞秒激光激发半导体表面产生的太赫兹波信号具有更高的强度和信噪比;太赫兹波信号与光电导天线的偏置电压成线性关系;随着抽运激光功率的增强,太赫兹波信号增大并出现饱和。

中国激光杂志光束传输

透镜焦距对局域空心光束尺寸的影响406-409

摘要：基于衍射理论导出由轴棱锥和透镜系统产生的局域空心光束的光传输公式,模拟了其三维（3D）光强及截面光强分布图。由衍射理论和几何光学方法详细分析了聚焦透镜的焦距对局域空心光束尺寸的影响,即在相同条件下,局域空心光束的尺寸随着透镜焦距的增大而增大。实验得到当焦距分别为50 mm,70 mm以及100 mm时,局域空心光束的径向暗域尺寸为200μm,300μm以及430μm。理论计算、数值模拟与实验结果相吻合。

中国激光杂志光通信及其元器件

新型衬底开槽结构的LiNbO3波导强度调制器设计分析410-413

摘要：提出了一种在LiNbO3衬底背面沿垂直光传播方向的开槽结构的波导调制器,不仅可以通过开槽的方式替代通常LiNbO3基片和电极之间的SiO2缓冲层,起到减小驱动电压和抑制直流（DC）漂移的作用,而且由于其开槽部分和未开槽部分的截面图都比较规则,开槽部分又符合部分电容法的应用条件,在设计中可以避开有限元法（FEM）而采用施瓦兹-克里斯托弗耳（SC）变换进行计算。数值计算结果表明,在电极长度为40 mm的LiNbO3衬底上,开槽时选取开槽处的厚度为15μm,开槽宽度为38.5 mm,调制器调制带宽可以达到40.00 GHz,阻抗为63.10Ω。说明这种结构在没有SiO2缓冲层的情况下同样能够实现光波和微波的速度匹配,对于调制器的制作设计更加便利和精确。

基于微结构光纤中交叉相位调制效应的波长变换414-417

摘要：利用光波在一段80 m长的微结构光纤（MSF）中的交叉相位调制效应实现了对10 GHz时钟信号的全光波长变换,变换带宽超过30 nm。该实验所使用的微结构光纤非线性系数约为11 W^-1·km^-1,其在1530～1570 nm波长范围内具有小的正常色散和平坦的色散曲线。实验结果表明,利用这种微结构光纤可以实现结构紧凑的宽带波长变换器。

中国激光杂志光纤元件

锥形光纤的功率分布特性422-425

摘要：从波动理论出发,对锥形光纤的纵向传播常数进行泰勒（Taylor）级数展开,经近似得到了锥形光纤功率分布的解。基于此理论,对锥形光纤的功率分布特性进行了讨论,并分析了锥形光纤的长度、锥度和光纤折射率等参数对锥形光纤不同模式功率分布的影响。为了减小功率泄漏,当光从锥形光纤大端入射时,应当减小锥长,减小锥度,增大纤芯包层折射率差;当光从锥形光纤小端入射时,应当增加锥长,增加锥度,增大纤芯包层折射率差。在长锥长、大锥度情况下,光纤折射率分布的影响相对较小。

增益导引和折射率导引在大模场单模光纤设计中的应用426-429

摘要：传统的大模场光纤是通过设计光纤结构来获得大模场面积的,可以实现的模场面积只能达到几百平方微米。增益导引和折射率导引相结合是实现大模场单模光纤的一种新方法。通过分析增益因子对折射率以及归一化频率的影响,得到了光纤中各阶模式截止条件与纤芯包层折射率差和增益因子的关系。最后以包层折射率为1.5734,纤芯折射率为1.5689,纤芯半径为50μm,10%（原子数分数）重掺杂钕离子的磷酸盐光纤作为模拟计算对象,当波长为1.064μm时,得到其模场直径大于90μm。对于普通光纤,增益导引和负折射率导引相结合的方法对实现大模场单模传输很有前景。

谐振式空心光子带隙光纤陀螺中的光克尔效应430-435

摘要：谐振式光纤陀螺（PROG）采用空心光子带隙（HCPBG）光纤后,光克尔效应引入的系统漂移将会与普通单模光纤（SMF）谐振式陀螺系统中的有所不同。为了研究谐振式空心光子带隙光纤陀螺中光克尔效应的变化情况,采用光场叠加的方法,从理论上分析谐振式空心光子带隙光纤陀螺中的光克尔效应,同时针对光克尔效应引入的系统漂移进行了数值仿真,并且与普通单模光纤谐振腔陀螺中的光克尔效应进行对比。理论计算表明,采用空心光子带隙光纤的谐振式光纤陀螺比采用普通单模光纤谐振式陀螺的光克尔效应有明显的降低,在光源线宽不变时,不同光纤环长度对应的光克尔效应引起的旋转角速度漂移前者比后者降低了1～2个数量级。