作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
2 北京控制工程研究所,北京 100190
对稳频半导体激光器的频率进行在线实时监测的需求量和迫切性一直在不断增长。特别是近几年发展起来的连续波激光雷达通常以单频半导体激光器为种子源,并通过相干检测方式获得雷达信号的频率,从而获得目标物的距离信息,这就使得种子光源的频率精度直接与测距精度密切相关,因此,对光源的频率稳定性的表征也提出了新的要求:更关注短期(在相干时间内,亚微秒~数毫秒)的频率变化模式,对长时段内(数分钟~24 h)的绝对频率高精度监测的需求减弱;同时要求频率监测系统具有在线实时监测能力。针对这些需求,基于延时自外差原理,提出了一种表征稳频激光器的频率变化的方法,经过严谨的原理推导和算法编程,使得监测系统不仅结构简单,还实现了在线实时监测功能,并测量了一台利用氰化氢(H13C14N)气体吸收谱线基于边频锁定技术的稳频分布反馈式半导体激光器(DFB-LD)频率变化曲线。测量结果是:在10 ms内稳频激光器的最大频率变化约为25 MHz,并且清楚地观察到激光器的频率变化不是单向的漂移模式。为了进一步验证该方法的精度,采用主流的飞秒光频梳拍频法离线测量了同一台稳频DFB-LD的频率变化,实验结果是:在50 min内频率变化约为30 MHz。两种测量方法的测量结果均在相同的MHz量级,证明了该方法是一个快速可靠的光频率分析手段,可应用于实时调节稳频激光器的伺服回路系统。
半导体激光器 自外差探测 频率测量 稳频 semiconductor laser self-heterodyne detection frequency measurement frequency stabilization 
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230063
Author Affiliations
Abstract
Zhejiang Province Key Laboratory of Quantum Technology and Device, School of Physics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
The phenomenon of branched flow has attracted researchers since its inception, with recent observations of the light branching on soap bubbles. However, previous studies have primarily focused on the flat spacetime, overlooking the effect of surface curvature on branched flows. In this paper, we explore the branched flow phenomenon of light on a rough curved surface called constant Gaussian curvature surfaces (CGCSs). Compared with flat space, a CGCS demonstrates that the first branching point advances due to the focusing effect of the positive curvature of the surface. Furthermore, unlike on flat space, optical branches on curved surfaces do not consistently become chaotic during its transmission in a random potential field. On the contrary, the “entropy” decreases at specific positions, which reveals a sink flow phenomenon following the generation of branched flows. This result highlights the time inversion characteristics of CGCSs. Lastly, we demonstrated that the anomalous entropy reduction is related to the transverse and longitudinal coherence transformations of light. We suppose these efforts would fuel further investigation of the thermodynamic evolution and spatiotemporal inversion of random caustics, as well as their future application in the information transmission of random potentials in curved spacetime.
Photonics Research
2023, 11(12): 1992
肖玉华 1,**罗梦迪 2王兆英 2,*陈江 1[ ... ]刘志栋 1
作者单位
摘要
1 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室, 甘肃 兰州 730000
2 浙江大学物理学系光学研究所, 浙江 杭州 310027
为研究半导体激光器锁频系统的环境适应性,所采用的锁频方案是基于饱和吸收光谱的调制解调技术。分析了三种典型的锁频光路方案:消多普勒锁频(DFL)光路,原子气室端面反射锁频(CRL)光路以及反射镜增反锁频(MRL)光路。这三种方案均采用锁定调节模块进行光放大,通过调制解调技术将激光器锁定在饱和吸收峰上。在锁频基础上,利用声光调制器产生激光冷却原子实验中冷却光所需的激光频率。通过改变温度、振动频率和振动幅度等环境参数,测试了三种激光器锁频光路的频率稳定性,并讨论了每种方案的环境耐受性。实验结果表明,DFL方案的温度耐受性和抗振动干扰是最好的,CRL和MRL方案次之,说明DFL方案更适于复杂工作环境。然而,CRL和MRL方案可简化光路、缩小光路尺寸,便于激光单元的小型化和集成化。
激光器 外腔式半导体激光器 饱和吸收光谱 频率锁定 环境适应性 
中国激光
2021, 48(23): 2301002
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤光学及光通信实验室, 天津 300072
2 天津光电集团有限公司, 天津 300384
报道了一种基于非线性光纤环形镜的工作在耗散孤子共振(DSR)区域的被动锁模掺铒光纤激光器,分别在反常和正常色散区获得了方波脉冲输出。在腔内净色散值约为-0.32ps 2的反常色散区,当泵浦功率为481.2mW时,获得了最大时域宽度为33ns、单脉冲能量约为12.4nJ的方波脉冲。通过在腔内插入一段7m长的色散补偿光纤,使激光器工作在腔内净色散值约为2.85ps 2的正常色散区,在同样的泵浦条件下,获得了最大时域宽度为34.3ns、单脉冲能量约为9.42nJ的方波脉冲。这表明在满足腔内参数平衡的条件下,DSR方波脉冲可同时在反常和正常色散区产生。另外,还研究了泵浦功率对方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量的影响,结果表明,随着泵浦功率的增加,方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量均呈线性变化。
激光器 光纤激光器 耗散孤子共振 方波脉冲 非线性光纤环形镜 色散管理 
中国激光
2020, 47(12): 1201006
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤光学及光通信实验室, 天津 300072
2 天津光电集团有限公司, 天津 300384
报道了一种基于非线性光纤环形镜(NOLM)、工作在耗散孤子共振(DSR)区的长腔被动锁模掺镱光纤激光器,该激光器谐振腔的总长度约为1502 m,可以输出重复频率为133.18 kHz的高能量方波脉冲,且输出脉冲的宽度和单脉冲能量均随泵浦功率的增大而呈线性增大。当泵浦功率增大到414.47 mW时,输出的方波脉冲具有最大宽度(761.6 ns),同时单脉冲能量达到了最大值(60.2 nJ)。通过改变NOLM中单模光纤的长度,进一步研究了谐振腔长度对输出方波脉冲特性的影响,结果表明:谐振腔越长,所得DSR方波脉冲越宽,脉冲峰值功率越低。
激光器 耗散孤子共振 方波 被动锁模 光纤激光器 非线性光纤环形镜 
中国激光
2020, 47(1): 0101003
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
在现有的激光雷达技术中,频率调制连续波体制的激光雷达相比于传统的飞行时间激光雷达具有分辨力高、测量准确度高、设备轻巧、功耗低等优势;得益于使用连续光信号进行测量,调频连续波激光雷达还具有高灵敏度、信息量丰富、处理解调容易等特有的性能。对高分辨力、高准确度的探测需求而言具有很强的竞争力,并具有非常好的集成化、小型化、低能耗的潜力。本文介绍了调频连续波激光雷达的基本工作原理和重要参数,根据实现频率调制连续波的激光光源方案,分类介绍了近十几年来调频连续波雷达的研究进展,并探讨了各种方案的特点。
激光雷达 频率调制 分辨力 相干检测 LiDAR frequency modulation resolution coherent detection 
光电工程
2019, 46(7): 190038
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Optics, Department of Physics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Center for Optics and Optoelectronics Research, College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China
For most atom interferometers, the vibration isolation unit is applied to reduce vibration noise. In our experiment, instead of isolation, the vibration signals are monitored, and combining with the sensitive function, the compensation phase shift for the atom interferometer is obtained. We focus on the correction over a wide spectrum rather than on “monochromatic” frequencies. The sensitivity of the atom gravimeter can be upgraded by a factor of more than two. Furthermore, we demonstrate that the atom interferometer can still produce a good measurement result without passive vibration isolation in extremely noisy environments by using vibration compensation.
020.3320 Laser cooling 000.2780 Gravity 270.5570 Quantum detectors 
Chinese Optics Letters
2019, 17(7): 070201
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Optics, Department of Physics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Center for Optics and Optoelectronics Research, College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
The first Asia-Pacific Comparison of Absolute Gravimeters (APMP.M.G-K1) was organized by the National Institute of Metrology (NIM) of China from December 21, 2015 to March 25, 2016 in Changping, Beijing. Our compact cold atom gravimeter (CCAG) was transported from Hangzhou to Beijing with a long distance of about 1200 km to participate in this comparison. The CCAG is the only one, to the best of our knowledge, that is based on the principle of atom interferometry among all the instruments. Absolute gravity in the indicated three test sites has been measured as requested by the organizer. The sensitivity of our CCAG is estimated to be 90 μGal/Hz, even when the measurements are carried out without any vibration isolation. Besides, the accuracy of this gravimeter has been evaluated to be about 19 μGal by considering the significant system errors. Our results show a good agreement with the given reference value.
120.3180 Interferometry 
Chinese Optics Letters
2019, 17(1): 011204
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 山东大学苏州研究院, 江苏 苏州 215123
对单模光纤中的孤子自频移效应进行了数值仿真和实验研究, 分析和验证了光纤和孤子脉冲的各种参数对孤子自频移的影响。利用分步傅里叶方法进行数值仿真, 发现孤子频移量随孤子脉冲峰值功率与光纤非线性系数的增加而增加, 随孤子脉冲宽度以及光纤色散的增加而减小。对2 km单模光纤中的孤子自频移效应进行实验研究, 通过调节孤子峰值功率实现了5.44~26.64 nm的连续可调谐移频, 所得结果与数值仿真结果一致。研究表明, 通过灵活调节孤子脉冲和光纤的各个参数, 可以有效地调节孤子频移量, 这为孤子自频移的多种实际应用提供了指导。
非线性光学 光孤子 孤子自频移 非线性光纤光学 分步傅里叶方法 
激光与光电子学进展
2018, 55(10): 101902
作者单位
摘要
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
利用平面波展开法对二维正方晶格光子晶体波导进行了理论研究和分析。通过减小一排介质柱半径至原来的一半以及直接去除一排介质柱分别获得了0.066c和0.083c的最大群速度, 对应的带宽分别为0.060(ωa/2πc)和0.062(ωa/2πc), 得出了通过减小介质柱的半径比去除一排介质柱可获得更优慢光效果的结论。进一步分析了缺陷柱半径的变化对导模色散曲线及群折射率曲线的影响, 发现当缺陷柱半径在低于介质柱半径的范围内变化时, 导模曲线随着缺陷柱半径的增加而向低频方向移动, 且渐趋平坦, 亦即群速度变小。研究结果对优化正方晶格光子晶体慢光波导提供了理论依据。
慢光 光子晶体波导 平面波展开法 slow light photonic crystal waveguide plane wave expansion method 
半导体光电
2016, 37(5): 610

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