50W量级双端抽运Nd：YVO4基模固体激光振荡器
摘要：报道了一台输出功率达50W量级的采用808nm高功率激光二极管双端抽运的Nd：YVO4复合晶体基模固体激光振荡器。双端抽运结构和复合晶体的采用有效地降低了激光晶体中的热效应，可在晶体中获得更加均匀的热分布和增益分布。使用非对称平平腔动态稳定腔结构，使激光器的两个稳定区分离，并使其运行在稳定区I中，这样不仅可以进行高功率抽运，而且可以获得很低的失调灵敏度。对谐振腔腔长进行优化后，在抽运功率约104W时获得了最高51．2W的基模连续激光输出，基模光光转换效率达49．2％；通过在腔内插入声光调Q器件，获得了重复频率在50～600kHz之间连续可调的脉冲激光输出。重复频率在100～600kHz之间时，平均输出功率可基本稳定在49W，脉冲宽度从18．2ns增加到85ns；重复频率50kHz时，平均输出功率43．2W，脉冲宽度13．5ns，峰值功率为64kW。基于AIN膜钝化层的高功率垂直腔面发射激光器
摘要：高功率垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）内部的自生热是影响器件功能的重要因素，为改善器件的散热性能，采用AIN膜做钝化层研制了基于AIN膜钝化层的980nm高功率VCSEL器件。对高功率VCSEL进行模拟仿真与理论分析表明，采用AIN膜钝化层可以改善器件内部的温度分布，降低器件的热阻，提高器件的散热能力；采用相同的外延片与工艺实验制备了出光孔径同为200μm的AIN膜钝化层和传统的SiO2膜钝化层的高功率VCSEL器件；对两种不同的钝化层的器件性能进行了实验对比测试，结果表明AIN膜钝化层的高功率VCSEI，器件室温下的最大输出功率可达470mW，比同温度下SiO2膜钝化层的高功率VCSEL器件的最大输出功率高140mW。AIN膜钝化层的高功率VCSEL在外界温度80℃时，仍能正常激射，具有良好的温度适应性与光电性能。大功率半导体激光器贴片层空洞热效应影响
摘要：随着输出功率、转换效率、可靠性和制造工艺的提高以及成本的降低，大功率半导体激光器越来越广泛地应用于许多新的领域。大部分商业化销售的半导体激光器阵列／巴条是用铟作为焊料封装的。然而，在半导体激光器封装过程中不可避免地会在贴片层形成一些小空洞，这些小空洞在铟的电迁移和电热迁移作用下逐渐变大，这将导致芯片贴片层形成大量的空洞，造成芯片局部温度迅速上升。针对808nm连续波40W传导制冷单巴条半导体激光器阵列，系统地分析了半导体激光器贴片层空洞对发光点温度的影响以及贴片层内不同位置不同尺寸的空洞对发光点温升的影响，得到了发光点温升与空洞尺寸间的关系曲线。提出了利用空洞与发光点温度的关系及空间光谱来估算贴片层的空洞分布的方法，并将估算结果与实验测得的贴片层扫描声学显微图像进行了对比。808nmInGaAIAs垂直腔面发射激光器的结构设计
摘要：为实现垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）在808nm波长的激射，对VCSEL芯片的整体结构进行了设计。基于应变量子阱的能带理论、固体模型理论、克龙尼克-潘纳模型和光学传输矩阵方法，计算了压应变InGaAlAs量子阱的带隙、带阶、量子化子能级以及分布布拉格反射镜（DBR）的反射谱，从而确定了量子阱的组分、厚度以及反射镜的对数。数值模拟的结果表明，阱宽为6nm的In0.14Ga0.74Al0.12As／Al0.3Ga0.7，As量子阱，在室温下激射波长在800nm左右，其峰值材料增益在工作温度下达到4000cm^-1；渐变层为20nm的Al0.9Ga0.1As／Al0.2Ga0.8AsDBR，出光P面为23对时反射率为99．57％，全反射n面为39．5对时反射率为99．94％。设计的顶发射VCSEL结构通过光电集成专业软件（PICS3D）验证，得到室温下的光谱中心波长在800nm处，证实了结构设计的正确性。CO2激光辐照对熔石英表面形貌与应力分布的影响
摘要：采用不同光斑直径的10．6μmCO2激光束对熔石英表面损伤进行辐照处理。实验发现，对于50μm以下的损伤点，单发激光脉冲辐照即可使得激光损伤阈值恢复到基底完好区域的水平，对于在50～300μm之间的损伤点，采用低功率较长时间辐照后逐渐增加功率修复的方式可以彻底消除材料内部更深的裂痕。对不同尺寸光斑辐照后的应力分布研究表明，激光束尺寸、激光功率和激光作用时间是影响材料体内应力分布的主要因素，相比较而言，激光尺寸对应力分布的影响更为明显。对前后表面损伤分析表明，当辐照区域置于入射面时，辐照带来的微小环状凸起会造成后表面环形调制损伤，是损伤的最薄弱环节，当辐照区域置于后表面时，烧蚀主要影响阈值的整体提升。准分子激光微加工技术结合模塑技术加工微流控芯片
摘要：利用准分子激光微加工技术与模塑技术相结合的方法制造微流控芯片。用准分子激光在玻璃基胶层上刻蚀出加工质量较高的微流控生物芯片形貌，通过电铸技术对微流控芯片进行复制，得到反向金属模具。用金属模具通过注塑成型技术用聚碳酸酯注塑出微流控芯片。系统研究了准分子激光的能量密度和工作台移动速度对胶层微通道加工质量的影响；测量并分析了激光刻蚀加工出的微流控芯片原型、电铸的反向金属模板和注塑成型后的微流控芯片的轮廓精度和表面粗糙度，上表面尺度偏差不大于2μm，底面粗糙度小于20nm。对注塑出的微流控芯片和激光直写刻蚀的几何结构相同的微流控芯片的流动性能进行比较测试。在流速较小时，用激光微加工技术与模塑技术相结合的方法加工的微通道比准分子激光直写法所加工的微通道流动性能更好。同轴送粉激光熔覆中粉末流对光束能量的衰减作用
摘要：为了得到同轴送粉激光熔覆中激光束穿过粉末流后的能量变化，研究了粉末浓度分布对激光能量的衰减作用。模拟了稳态、存在基底和熔池的情况下粉末流的空间分布，通过粉末浓度与激光能量衰减的关系，得到了任意粉末分布及激光能量分布下的衰减率。研究了基底对气流场的作用以及基底对粉末的反弹作用两种因素对粉末浓度分布的影响，并比较了平顶形光束在不同熔池尺寸和送粉率下的衰减率。结果表明，存在基底时粉末流对激光的衰减率比无基底作用时一般高2倍以上，与送粉率成正比，在熔池尺寸较小时与其大小成反比。基于表面增强拉曼光谱的结肠癌组织免疫分析
摘要：通过表面增强拉曼散射（SERS）标记抗体检测结肠癌组织切片上癌胚抗原（CEA）的表达，探讨SERS标记免疫检测技术用于临床分析结肠癌组织切片中蛋白质表达的可行性。采用种子生长法合成Ag壳Au核复合纳米粒子，将4－巯基苯甲酸（4－MBA）作为标记分子吸附于纳米粒子表面，制备出SERS探针；再将这种探针与CEA单克隆抗体相结合形成SERs免疫探针；最后通过SERS标记的抗体与结肠癌组织切片上相应的抗原发生特异性结合，对滴加探针的组织切片进行SERS检测和成像。结肠癌腺上皮出现很强的SERS信号，而除了少数非特异性吸附产生的信号之外，间质及正常上皮中几乎不出现SERS信号。通过SERs成像可以清晰地看到结肠癌腺上皮显示红色，表明结肠癌腺上皮高表达CEA，而间质及正常上皮几乎显示黑色和深蓝色，只有极个别点为红色，表明间质及正常上皮基本不表达CEA。研究表明，SERS标记抗体检测分析技术具有高灵敏度和高特异性，有望应用于结肠癌组织切片中蛋白质表达的分析，成为结肠癌辅助诊断的一种重要方法。水下无线光通信接收光功率的计算研究
摘要：在水下无线光通信中，以往计算接收光功率的方法大多没有考虑水体散射对光束发散角和光功率分布的影响。采用汉克尔变换的光束传输函数研究了在水下三维空间的光功率分布，在此分布基础上考虑接收机尺寸、空间位置、接收平面角度等因素产生的几何损耗，求得接收光功率，并进行了实验，结果表明本方法比以往方法更接近实验数据。谐振式微光学陀螺频率跟踪与锁定技术研究
摘要：谐振式微光学陀螺（RMOG）是利用光学Sagnac效应和微电子机械系统（MEMS）加工工艺实现的一种新型角速度惯性传感器。为了减小光学器件受温度、应力等外界环境变化的影响，提高陀螺性能，快速精确的频率跟踪与锁定技术是非常必要的。提出了两种应用于RMOG的频率跟踪与锁定方法：单路光路（单路模式）和两相向传输光路（双路共模模式）；分析比较了两种方案应用于RMOG中所得到的陀螺性能。单路模式由于受光路非互易性噪声的影响较小，锁频精度高；双路共模模式频率跟踪速度快，动态响应性能好。对RMOG的测试表明，对应于单路模式和双路共模模式，分别可以得No．07°／s的频率锁定精度和0．09ms·[（°）／s]。的频率跟踪速度。基于腔衰荡光谱技术的光纤微腔温度传感器
摘要：提出并实现了一种基于腔衰荡光谱（CRDS）技术的光纤微腔温度传感器。利用高频CO2激光脉冲技术在1060nm单模光纤上直接刻蚀光学微腔，将其作为传感单元接人到光纤环谐振腔中，通过测量脉冲激光衰荡时间实现了温度传感。在24℃～93℃温度范围内，光纤微腔温度传感器灵敏度达到83．36ns／℃，实验测量结果具有良好的线性度。扩芯－拉锥技术对光子晶体光纤合束器性能的改善
摘要：设计了一种新型的光子晶体光纤（PCF）合束器，利用光子晶体光纤的后处理技术塌缩纤芯周围的三圈空气孔使纤芯直径增大，再对PCF合束器进行熔融拉锥，将多路熔融拉锥后的光子晶体光纤熔接到一路多模光纤作为输出端。通过数值模拟计算得到：扩芯-拉锥PCF合束器在入射不同波长时的轴向损耗远小于直接拉锥PCF合束器。各向异性左手材料光纤的传输特性
摘要：对纤芯为各向异性左手材料，包层为普通材料的光纤进行了相关研究。首先，从Maxwell方程组出发，得到了各向异性左手材料光纤振荡模的色散方程。根据这些色散方程及其当前左手材料实际结构，同时考虑实际左手材料的频率色散特性，画出了TE、TM、HE和EH振荡模的色散曲线。通过对这些色散曲线的比较、分析，得到了一些振荡模的色散特性。比如：随着频率的增加，有效折射率也单调增加；TM振荡模有一定的群速，而EH振荡模有2个不同的群速，其突变频率约为4．46GHz。此外，随着模阶数的增加，色散曲线向左上方移动；随着纤芯半径的增加，色散曲线向右下方移动，HE11，振荡模的工作频域随着纤芯半径的增加而变宽。总之，这些都是有趣的色散特性，为进一步设计高性能光纤指明了方向。用古斯-亨兴位移研究PMN-PT电光陶瓷的电光效应
摘要：根据对称金属包覆电光波导中本征损耗与古斯-亨兴（Goos—Hanchen）位移的理论公式，导出了古斯-亨兴位移与作用于波导两侧电压的二次关系公式。用622μm厚度的四方相铌镁酸铅-钛酸铅（PMN—PT）透明电光陶瓷片作为导波层制备了对称金属包覆波导，测量了古斯-亨兴位移与作用于波导两侧电压的关系曲线，计算了所用透明电光陶瓷片的二次电光系数。实验结果与理论分析一致。指数掺杂透射式GaAs光电阴极表面光电压谱研究
摘要：通过求解一维稳态少数载流子扩散方程，推导了指数掺杂和均匀掺杂的透射式GaAs光电阴极表面光电压谱理论方程。利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）外延生长了发射层厚度相同、掺杂结构不同的两款透射式阴极材料。通过表面光电压谱实验测试和理论拟合发现指数掺杂结构在发射层厚度和后界面复合速率相同的情况下能够有效提高阴极电子扩散长度，这主要由于内建电场能够促使光生电子通过扩散和电场漂移两种方式向表面运动，从而最终提升阴极的发射效率和表面光电压谱。利用能带计算公式和电子散射理论对这两种不同结构材料的表面光电压谱进行了详细分析。氮气压强对脉冲激光沉积类金刚石薄膜和红外光学特性的影响
摘要：为了研究氮气压强对脉冲激光沉积（PLD）类金刚石（DLC）薄膜和红外光学特性的影响，在脉冲激光沉积类金刚石薄膜的实验过程中，把沉积腔抽真空到20^-5Pa，再在沉积腔中分别充人10^-3、10^-2和10^-1Pa的氮气来沉积类金刚石薄膜。用拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪（XPS）对类金刚石薄膜的微结构与组成进行检测分析；用原子力显微镜（AFM）对薄膜的表面形貌进行检测分析；用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对类金刚石薄膜的红外光透射谱进行检测分析。实验结果表明，沉积腔中的氮气压强从10^-3Pa增加到10^-1Pa时，类金刚石薄膜中sp3键含量增加；CO和C=O含量减少；石墨晶粒尺寸减小；薄膜表面粗糙度显著增大。与此同时，氮气压强增加还导致类金刚石薄膜对红外光的增透作用减弱、增透范围变窄。氧分压对脉冲激光沉积SrTiO3薄膜性质的影响
摘要：采用脉冲激光沉积（PLD）法在不同氧分压下于LaAlO3（100）基片上成功制备了SrTiO3（STO）薄膜。通过测试，表征了薄膜的微观结构、表面形貌和光学特性。研究表明，对于利用PLD法制备STO薄膜，氧分压是重要的工艺参数。随着氧分压的降低，薄膜的结晶性变好，并发生由立方晶系到四方晶系的形变；氧分压升高，薄膜晶粒尺寸变大、数目变少，薄膜的厚度减小。薄膜在4002500nm的可见光和红外波段呈现较低的光学吸收。在5，10和15Pa氧压下制备的STO薄膜的能隙宽度分别约为3．84，4．13和4．05eV。这为STO薄膜进一步的制备与分析提供了良好的实验数据支持。空间碎片漫反射激光测距试验
摘要：空间碎片的存在严重影响了在轨航天器的安全，国际上很多国家开展了空间碎片探测技术的研究，利用漫反射激光测距技术对空间碎片进行探测是一个新的发展趋势。根据空间碎片漫反射激光测距的特点以及国内外漫反射激光测距技术的发展趋势和现状，研究了云南天文台的空间碎片漫反射激光测距系统。分析了云南天文台进行空间碎片漫反射激光测距探测成功的概率以及该技术所需要具备的系统组成和关键技术，并通过空间碎片漫反射激光测距实测试验方法验证了该技术的可行性。实测数据结果表明空间碎片漫反射激光测距精度为50－250cm。
