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中国激光 2008年第10期杂志 文档列表

中国激光杂志实验技术与元件

全负色散的单根全固型掺镱光子带隙光纤飞秒孤子激光器1445-1448

摘要：设计了一种采用半导体可饱和吸收镜（SESAM）实现被动锁模的激光器，该激光器中只有单根的全固型掺镱光子带隙光纤（AS—YbPBGF）。在1μm波段，该光纤具有负的群速度色散（GVD），因此腔内激光增益和负的GVD同时由该光纤提供。激光腔内非线性效应与仅由AS-YbPBGF提供的负GVD平衡作用可使激光器实现孤子运转。用分步傅里叶方法数值模拟了其孤子运转的动力学过程，该系统中初始的噪声信号经过数百次循环就可以得到稳定的孤子运转。输出脉冲能量为135pJ，脉冲宽度为125fs，时间带宽乘积为0．33，接近傅里叶变换极限的脉冲，脉冲重复频率可达500MHz。系统地研究了整个激光器中孤子脉冲演变的动力学过程。

中国激光杂志简讯

《中国激光》“综述”栏目征稿启事1448-1448

中国激光杂志实验技术与元件

级联拉曼激光器的二阶近似解1449-1454

摘要：利用非线性方法可以得到级联掺磷拉曼光纤激光器的二阶近似解。将描述抽运光和斯托克斯（Stokes）光沿光纤分布的微分方程组简化成代数方程组，在此基础上对抽运光采用二阶非线性近似得到了不同输入抽运功率情况下的近似解，并求出了在二阶非线性近似下的一级Stokes光和二级Stokes光的阈值表达式。利用得到的二阶近似解同一般的数值解法作比较，结果表明两者吻合得很好。一方面，对于双波长输出的级联掺磷拉曼光纤激光器，二阶方法比线性方法更加精确，更接近于一般的数值解；另一方面，该方法有效提高了数值运算速度，优于一般的数值方法。

单纵模、波长可开关的线性腔光纤激光器1455-1458

摘要：提出并实现了一种单纵模输出、波长可开关的光纤激光器。该激光器采用线性法布里一珀罗（FP）腔结构，利用980nm抽运的掺铒光纤（EDF）作为增益介质，并且通过腔内另一段未抽运的掺铒光纤的饱和吸收效应来实现光纤激光器的单纵模运转;同时利用1×N光开关和N个并联的不同中心波长的光纤光栅（FBG）的选波作用，通过控制光开关的电压信号，实现N个输出波长的可开关功能。在90mw的抽运功率下，获得了-0．5dBm峰值功率，3．6kHz线宽的单纵模激光输出；输出光的波长在控制电压的作用下可在1574．6nm，1579．7nm，1584．8nm和1589．9nm四个波长之间任意选择。

中国激光杂志简讯

《中国激光》“光纤通信及器件”专题征稿启事1458-1458

中国激光杂志实验技术与元件

基于周期极化铌酸锂晶体的高功率可调谐光参量振荡器1459-1462

摘要：研究了镁掺杂周期极化铌酸锂晶体光学参量振荡（PPMgLN-OPO）产生高功率、高重复频率中红外激光的特性。采用半导体激光器（LD）抽运的声光调QNd：YAG激光器，1064nm准连续激光功率最大输出为7．8W，重复频率5～50kHz。产生1064nm凋Q光，抽运周期为30．7μm的掺氧化镁（摩尔分数为5％）周期性极化铌酸锂晶体，温度变化范围为40-200℃，实现了短腔双谐振红外高功率激光输出。实验中近红外激光波长调谐范同为1570～1676nm．最高输出功率613mW；中红外输出波长范围为2942～3300nm，中红外光平均功率也达到了百毫瓦级，信号光单脉冲能量达40μJ；光-光（1，D-信号光）转换效率为3．4％。

基于传输矩阵的激光谐振腔模式计算1463-1468

摘要：建立了激光谐振腔往返传输矩阵．通过求解往返传输矩阵的特征值与特征向量．获得了激光谐振腔模式特征。该方法可以用于快速计算同阶贝塞耳函数的所有谐振腔模式和衍射损耗，其结果与Fox—Li数值迭代方式计算结果完全一致。分别就对称谐振腔往返传输矩阵的A^2与单程传输矩阵A的特征值及特征向蔚之间的关系和物理意义．以及非对称谐振腔往返传输矩阵AB与BA的特征值及特征向量之间关系和物理意义进行了分析和讨论，建立了数学表达式，并可以通过改变传输矩阵来提高计算效率。分析了对称共焦腔离散单元数量对光腔模式计算结果的影响．建立了最佳离散单元数量与谐振腔镜片半径的关系表达式，并实现了大菲涅耳系数共焦腔模式的计算。

角抽运优化及辐射平衡激光器增益介质设计1473-1476

摘要：角抽运能够避免使用抽运光高透激光高反的双色镜，并且对于低掺杂浓度的激光晶体仍然具有可以接受的吸收效率，因此该抽运方案适合辐射平衡激光器（RBL）较为苛刻的抽运要求。为确保抽运光不会从增益介质的角边泄漏，对角抽运方案中的晶体宽度给出了进一步的优化公式。在992．8nm抽运光波长下，针对用于辐射平衡激光器的掺杂原子数分数为5％的Yb^2KGW激光晶体，利用光线追迹法分别对不使用和使用高温熔合技术的两种角抽运设计方案进行了数值模拟计算。根据抽运吸收效率和均匀性等设计要求，两种角抽运方案中最佳入射角度均为45°，最佳抽运全反射次数值均为1，但是使用高温熔合技术比不使用该技术会使抽运效率提高约20％。

胆甾型液晶溶液膜中的随机激光1477-1480

摘要：研究了激光染料若丹明6G（R6G）在乙基氰乙基纤维素[（E—CE）C]／N烯酸（AA）胆甾型液晶溶液中的随机激光行为。发现在没有添加任何固体散射粒子的情况下，在（ECE）C／AA／R6G溶液中观察到多个分离激光峰，最小半峰全宽（FWHM）为0．3nm．表现出相干反馈行为。这种相干反馈激光行为的形成可能与液晶溶液中胆甾型微区的选择性反射和其折光指数各向异性密切相关。

超短脉冲激光系统中空间滤波器透镜的优化设计1481-1484

摘要：在超短脉冲激光系统中，像差的存在会使焦斑能量集中度降低。为了克服系统中像差的影响，提高系统最终功率密度，分析了系统中像差的来源，并利用光线追迹方法模拟了系统光路，计算了全系统的像差，提出并设计了双分离透镜作为末级空间滤波器输出透镜进行全系统像差的补偿。实验表明，利用所设计的双分离透镜，可以有效地补偿系统色差和球差，使系统输出焦斑半径从未补偿前的8．6μm缩小为5．7μm，而系统的聚焦功率密度提高了8倍，改善了装置性能。

激光诱导Co等离子体电子密度的时间空间演化特性1485-1490

摘要：测定了激光烧蚀Co等离子体中Co原子389．408nm发射谱线的时间空间分辨发射光谱。由发射光谱线的强度和斯塔克（Stark）展宽计算了等离子体电子密度，并由实验结果讨论了激光等离子体中电子密度的时间空间演化特性。实验结果表明，当延时在100～1000ns变化时，等离子体中的电子密度变化范围为0．02×10^12～0．73×10^12cm^-7，在沿激光束方向上，当距离靶表面0～1．8mm范围内变化时，相应的电子密度”。范围为0．3×10^17～0．8×10^17cm^-3，等离子体电子密度在激光束方向上具有很好的对称性。

飞秒激光诱导水光学击穿的椭球体模型1491-1494

摘要：基于飞秒激光脉冲在焦点区域的成形特征和速率方程，通过对自由电子密度速率方程中电子扩散速率和雪崩速率的修正，提出了适用于飞秒激光脉冲诱导水光学击穿的椭球体（ETS）模型。采用四阶朗格-库塔（Runge—Kutta）方法对该模型进行了脉宽为100fs和300fs情况下的数值模似。得到了光学击穿阈值以及击穿区域内不同时刻的电子分布，并且预测了焦点区域内不同位置处自由电子随时间的变化趋势。结果表明，用ETS模型计算出的水的击穿阈值较传统模型更好地与实验结果吻合。

Cr^2＋：ZnSe的激光输出和调谐性能1495-1499

摘要：Cr^2＋：ZnSe具有很宽的吸收带和发射带，是中红外波段优秀的可调谐激光材料。从吸收光谱、发射光谱以及角度调谐输出对Cr^2＋：ZnSe晶体的激光输出性能进行了研究。采用真空高温扩散法制备Cr^2＋：ZnSe晶体，获得了高浓度的Cr^2-离子掺杂的厚1．7mm，直径10mm的薄片ZnSe晶体。使用中心波长2．05μm，最大输出功率8W的Tm离子掺杂的光纤激光器抽运，使用平凹腔结构搭建谐振腔，获得了最大平均功率1．034W，中心波长2．367μm，线宽10nm的连续激光输出。利用角度调谐的方法，对Cr：ZnSe晶体的调谐性能进行了研究，在100nm范围内获得了调谐输出。

一种共光路A动对准系统1500-1504

摘要：强激光发射装置和光电跟踪系统中，光学器件多，光路复杂，光学机械零件位置的相对移动会使光轴平行度偏离，为此提出一种共光路自动对准系统。基于对准原理，利用激光发射光路，建立上、下行基准光束，使之分别与系统轴系、出射激光平行，并且通过自准直CCD测角仪测出上、下行光路的角偏差值，控制信号驱动快速控制反射镜，使快速控制反射镜两轴转动到角偏差为零值，实现发射激光与一级扩束系统对准及一级扩束系统与跟瞄系统之间的精密自动对准。实验结果表明，对准后的光轴平行度为5．21”，快速控制反射镜的闭环精度不大于5”。

中国激光杂志光束传输

利用具有自旋角动量的光束实现微粒的旋转1505-1509

摘要：从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程，讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理，通过MATLAB仿真分析，研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系，得出粒子转动频率与激光功率成正比。利用光镊装置，采用波长为632．8nm的He—Ne激光器，在不同的激光功率下实现对不同半径双折射粒子的旋转，测量了光致旋转的转动频率，最高转速可达5r／s，并得出了不同粒子的旋转频率随激光功率的变化关系，实验结果和理论分析基本一致。分析了产生误差的原因，其中载波片底面的摩擦影响最大。

中国激光杂志光纤元件

具有高阶耦合色散系数双芯非线性光纤耦合器开关的数值分析1516-1521

摘要：基于耦合非线性薛定谔方程（NLSE），利用分裂步长傅里叶方法（SSFM），研究了具有高阶耦合色散系数时，双芯非线性光纤耦合器中的传输和开关特性。模型中，一阶耦合色散系数的存在类似于群速度失配，二阶耦合色散系数类似于群速度色散，并且会对另一个纤芯中的信号产生线性互调制。研究表明当一阶耦合色散系数较小时，光脉冲仍能在二纤芯之间周期性耦合传输，并且表现出良好的开关特性，当一阶耦合色散系数增大时，脉冲耦合传输的周期性和陡峭的开关特性遭到破坏，光脉冲在传输中发生分裂；二阶耦合色散系数使耦合器的耦合长度减短，开关阈值功率增加，开关特性也变得更加陡峭。

基于3×3耦合器的光纤光栅激光传感系统波长解调方案的改进1522-1527

摘要：采用3×3耦合器的光纤光栅激光传感系统（FBGLS）的波长解调结果依赖于3×3耦合器的物理特性，解调结果会因3×3耦合器三路输出的直流项、干涉条纹可见度和相位差参数的不稳定而发生一定程度的失真。理论推导给出了标定参数的方法并实现了计算机编程，能够在较大信号时实时给出标定结果，同时给出了相应的解调方案。计算机模拟发现采用上述方法消除了由3×3耦合器三路输出的参数不稳定带来的谐波，实验中解凋结果的对比表明该方法带来一定程度的改善。和标准参考传感器测量结果有很高的相关性，此外基于该解调方案的光纤光栅激光传感系统具有较高的分辨率、动态范围和线性度。

一种新型掺半导体纳米微粒光纤1528-1531

摘要：将纳米技术应用于光纤技术，通过改进的化学气相沉积法（MCVD），制成了一种新型的掺半导体纳米InP微粒的新结构光纤。经测试，该光纤中掺杂InP质量分数约为0．1％，且具有良好的波导通光性能。根据扫描电镜（SEM）下观察到的光纤截面微结构形貌，通过有限元法（FEM）进行数值分析，得到该光纤的有效截面面积约为10．01μm^2，从而进一步得到该光纤的非线性系数约为10．53W^-1·km^-1证实了此种光纤较普通光纤具有较高的非线性。