张超 1,2林学春 1,2,**赵鹏飞 1,*董智勇 1[ ... ]于海娟 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所全固态光源实验室,北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 101407
大功率高光束质量半导体激光器在激光加工、激光通信、科学研究等方面有着广泛的应用,提高半导体激光器的功率和光束质量一直都是国际的研究前沿和学科热点。合束技术是提高半导体激光器输出功率最简单有效的方法。非相干合束技术提高输出功率往往以损失空间、偏振或光谱特性为代价,在对光束特性要求不高的场合应用较为成熟。相干合束技术在提高半导体激光器输出功率的同时还能提高光束质量、压窄频谱宽度,是高亮度窄线宽半导体激光技术发展的重要方向。本文简述了相干合束技术的原理及要求,从锁相技术出发,综述了半导体激光器相干合束技术近年来的发展现状,总结了主动锁相和被动锁相的优缺点,主动锁相技术采用主振荡放大结构通过相位负反馈技术实现锁相,在合束单元数量上具有优势,能获得大功率相干输出,但结构较为复杂。被动锁相技术结构简单,一般通过外腔的衍射效应或者共腔技术实现单元间的相位锁定,具备自组织锁相特点,但不易获得高功率输出。最后对半导体激光器相干合束技术的未来发展进行了展望。
相干合束 半导体激光器 锁相 高光束质量 高功率 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114007
李雨薇 1刘玙 1谢亮华 1李克洪 1[ ... ]景峰 1,***
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 成都 621001
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088
中国激光
2023, 50(3): 0316001
Shuo Zhang 1†Ge Mu 1†Jie Cao 1,2,3Yuning Luo 1[ ... ]Xin Tang 1,2,3,6,*
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Beijing Key Laboratory for Precision Optoelectronic Measurement Instrument and Technology, Beijing 100081, China
3 Yangtze Delta Region Academy of Beijing Institute of Technology, Jiaxing 314019, China
4 e-mail: qhao@bit.edu.cn
5 e-mail: menglu@bit.edu.cn
6 e-mail: xintang@bit.edu.cn
Image data acquired with fused multispectral information can be used for effective identification and navigation owing to additional information beyond human vision, including thermal distribution, night vision, and molecular composition. However, the construction of photodetectors with such capabilities is hindered by the structural complexity arising from the integration of multiple semiconductor junctions with distinct energy gaps and lattice constants. In this work, we develop a colloidal quantum-dot dual-mode detector capable of detecting, separating, and fusing photons from various wavelength ranges. Using three vertically stacked colloidal quantum-dot homojunctions with alternating polarity, single-band short-wave infrared imaging and fused-band imaging (short-wave and mid-wave infrared) can be achieved with the same detector by controlling bias polarity and magnitude. The dual-mode detectors show detectivity up to 8×1010 Jones at the fused-band mode and 3.1×1011 Jones at the single-band mode, respectively. Without image post-processing algorithms, the dual-mode detectors could provide both night vision and thermal information-enhanced night vision imaging capability. To the best of our knowledge, this is the first colloidal quantum-dot detector that can achieve such functionality. The operation mode can be changed at a high frequency up to 1.7 MHz, making it possible to achieve simultaneously dual-mode imaging and remote temperature sensing.
Photonics Research
2022, 10(8): 1987
作者单位
摘要
1 中北大学 先进制造技术山西省重点实验室,山西太原03005
2 中北大学 机械工程学院,山西太原030051
为了解决正一级频谱区域定位方法依赖先验模板或参考光波倾斜角的问题,提出一种利用频谱相位最大值自适应定位全息正一级频谱区域的方法。对预放大数字全息的频谱相位分布进行了理论分析,获知频谱相位的最大值处于正一级频谱的中心位置。利用频谱相位的最大值点与全息频谱振幅的三个区域(正一级、负一级和零级频谱区域)重心的最小距离,判定和定位全息正一级频谱区域。最后,以微孔阵列、相位台阶为样本进行了实验。实验结果与理论分析一致,该方法测量相位台阶的横向误差为3.7 μm,高度标准偏差为4.2%,能准确地定位正一级频谱的区域位置,而不依赖于先验模板或参考光波的倾斜角,为离轴全息频谱滤波提供了一种频谱区域自适应定位方法。
数字全息 频谱相位 频谱滤波 正一级频谱 相位最大值 digital holography spectral phase spatial filtering positive first-order spectrum maximum phase point 
光学 精密工程
2022, 30(11): 1272
作者单位
摘要
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院,北京 100124
2 中国科学院半导体研究所全固态光源实验室,北京 100083
随着蓝光半导体激光器的发展和应用范围的拓宽,利用合束技术来获得高亮度的蓝光光源已经成为研究的热点。为了获取高亮度的蓝光输出,本文应用光学设计软件进行模拟仿真,将48只波长为450 nm、输出功率为3.5 W的单管半导体激光器通过快慢轴准直和空间合束,聚焦耦合进105 μm/0.22NA的光纤中,可获得功率为144.7 W、亮度为11 MW/(cm2?str)的蓝光输出,耦合效率为93.78%,整体系统的光-光转换效率为86.13%。
蓝光 高亮度 光纤耦合 合束技术 blue light high brightness fiber coupling beam combining technology 
光电工程
2021, 48(5): 200372
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所全固态光源实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
针对矩形阵列光束与光纤耦合的角度填充系数低,以及未能充分利用光纤数值孔径的缺点,提出密堆积阵列光束的光纤耦合方式以最大化角度填充系数,从而提升光纤耦合的输出亮度。基于该排布方式设计无像差平行平板缩束装置,相比于望远镜缩束系统,该装置可保持光束发散角不变,消除阵列光束之间的暗区,改善组合光束的光束质量。仿真结果表明,该装置可将14支功率为1.5 W绿光单管耦合进数值孔径为0.15和芯径为105 μm的光纤中,获得93.75%的光纤耦合效率,输出功率为19.13 W,对应亮度为3.125 MW·cm -2·Sr -1,系统的总光-光传输效率达91.10%。
激光光学 半导体激光器 绿光 光束整形 高亮度 
中国激光
2021, 48(5): 0501016
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 成都 630021
中国激光
2020, 47(8): 0816001
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
提出了一种新结构全光纤激光器。采用振荡-放大一体化结构,有效抑制了反射激光对光纤激光器稳定性的影响,实现了高效率、高功率和高光束质量的输出。实验搭建了光纤激光器系统,实现了大于2 kW的输出,抽运光和输出光之间的转换效率为81.6%,光束质量M2因子优于1.4。采用高反射金属材料验证了该激光器的抗反射性能,激光器在满功率输出下,能够长时间稳定工作。
激光器 光纤激光 抗反射 高功率 光束质量 
中国激光
2018, 45(8): 0801004
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 华南理工大学光通信材料研究所, 广东 广州 510640
模式不稳定效应会影响高功率激光输出的光束质量, 成为高功率光纤激光器定标放大过程中获得近衍射极限光斑的主要限制因素。基于模式耦合理论建立描述模式不稳定现象的半解析模型。理论模型的计算结果表明与正向抽运结构相比, 反向抽运和双向抽运结构具有更高的模式不稳定阈值。通过实验对理论结果进行验证, 发现反向抽运光纤激光器的模式不稳定阈值至少比正向抽运结构高50%。实验中搭建反向抽运光纤激光器, 实现了2 kW窄线宽高光束质量激光输出。
激光器 模式不稳定性 光纤放大器和振荡器 热效应 耦合模理论 
中国激光
2017, 44(8): 0801010
作者单位
摘要
1 南京邮电大学光电工程学院, 江苏 南京 210023
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
3 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
针对目前高功率固体激光器的热管理问题,提出了一种基于折射率匹配液冷却的固体微球阵列激光技术方案。按照该方案搭建了布儒斯特角透射式激光放大光路,进行了掺Nd3+玻璃微球阵列激光器流动出光实验,实现了连续稳定的激光输出,并对其激光特性进行了初步研究。直径为2 mm和4 mm微球阵列激光器在1 Hz抽运频率下获得的最大单脉冲能量分别为30.2 mJ和115.4 mJ,斜率效率分别为4.6%和16.2%。随着抽运频率的增加,激光输出能量下降。实验结果表明,掺Nd3+玻璃微球阵列激光器具有较好的散热效能和热稳定性,在高功率激光器方向具有极大的应用潜力。
激光器 微球阵列激光 热管理 激光二极管抽运 高功率激光 
中国激光
2013, 40(10): 1002010

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