1 深圳大学微纳光电子学研究院二维材料光电科技国际合作联合实验室,广东 深圳 518060
2 中国科学院高功率激光物理重点实验室,上海 201800
中红外波段高功率激光光源在工业加工和生物医疗等领域中有着广泛的应用。报道了基于主振荡器功率放大器(MOPA)结构的百瓦级中红外连续波光纤随机激光器,获得了最高输出功率为100.40 W、斜率效率为47.8%、波长为1980 nm的连续波激光输出。得益于MOPA结构中光纤随机激光种子源在激光放大过程中的光谱带宽保持特性,100.40 W激光输出时的3 dB光谱带宽仅为~0.2 nm。激光器的短时时域强度波动和长时功率波动均表现出优良的稳定性。所提实验技术方案和实验结果有望进一步拓宽中红外高功率光纤随机激光器的应用范围。
激光器 光纤随机激光器 高功率激光器 瑞利散射 中红外激光器 高稳定性
1 山西大学 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西大学激光光谱研究所, 山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义,为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测,提出了一种近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)与X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence, XRF)联用的煤炭发热量高稳定检测方法,它结合了NIRS能高稳定检测煤中与发热量正相关的有机基团的优势与XRF能高稳定检测与发热量负相关的成灰元素的特点,大大提高了对煤炭发热量的测量重复性。在光谱预处理中,先将两套光谱融合作为偏最小二乘回归的输入变量进行全谱初步建模,依据回归系数选择NIRS光谱中的有效波段,再将它与XRF光谱中的成灰元素谱线一并融合进行归一化处理。建模时将预处理后的融合光谱数据作为输入变量,利用偏最小二乘回归对煤炭发热量进行建模。实验结果表明,NIRS-XRF联用方法对定标集煤样发热量预测的线性相关度系数(R2)为0.995,对验证集煤样发热量预测的最小均方根误差、平均相对误差和标准偏差分别为0.24 MJ/kg,0.61%和0.05 MJ/kg,测量重复性满足小于0.12 MJ/kg的国家标准。NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测方法有望推广应用于火力发电、煤化工、冶金、水泥和焦化等“高碳”行业,助力我国按期实现碳中和目标。
近红外光谱 X射线荧光光谱 光谱融合 煤炭发热量 高稳定检测 near infrared spectroscopy (NIRS) X-ray fluorescence (XRF) spectral fusion coal calorific value high-stability analysis 光学 精密工程
2023, 31(13): 1880
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院,江苏 南京 210046
2 南京先进激光技术研究院先进全固态激光技术研发中心,江苏 南京 210046
为满足精密测量等领域对半导体激光器的波长稳定性、相位噪声等指标的严苛要求,提出基于系统传递函数理论推导论证与仿真验证相结合的分析方法,并由此设计改进了一款半导体激光器的高稳低噪恒定电流驱动电路。绘制了电流驱动电路的交流小信号模型和交流通路,对电路参数和系统稳定性的关系进行了理论分析,并引入噪声抑制网络对电路进行改进,通过Tina-TI仿真验证了改善后的驱动电路在2 MHz带宽内的噪声抑制能力和稳定性。实验结果表明,恒流驱动电路在3 KHz~2 MHz宽带内交流噪声有效值为224 nA,连续驱动电流2.5 h稳定度优于1.90410-6,1 h光功率积分时间1 s时的稳定度为1.17710-5。仿真与实验基本相符,驱动电路具有较高的稳定性和噪声抑制能力,同时,该分析方法对半导体激光器的超低噪声的驱动电路设计和优化具有普遍的理论指导意义。
光学设计与制造 半导体激光器 理论分析 仿真验证 超低电流噪声 高稳定性 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0522005
1 中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室,辽宁 大连 116650
2 中国科学院大学,北京 100049
设计并搭建了一台具有高重复频率(1 MHz)和低泵浦阈值的飞秒光参量放大器(OPA)。该OPA使用掺镱飞秒光纤激光器进行泵浦,超连续白光作为种子在β-偏硼酸钡(BBO)晶体内被515 nm倍频光放大,实现了650~950 nm范围内的可调谐输出。该OPA的最高转换效率超过20%,功率稳定性可以达到0.22%,压缩后的最短脉宽小于34 fs,当1030 nm波段的脉冲能量为300 nJ时即可实现稳定输出。相比于飞秒光参量振荡器,该系统更加简单稳定;相比常规飞秒光参量放大器,该OPA具有更低的阈值,更适合高重复频率低能量的应用场景,例如多光子成像、显微瞬态吸收光谱等。
激光器 飞秒光参量放大器 低阈值 可调谐激光 高稳定性 中国激光
2022, 49(23): 2301004
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学 核科学与技术学院, 北京 100049
为满足分离扇回旋加速器(SSC)对于磁场精度的需求,需对其主场电源进行改造。提出开关电源与线性电源相结合的方式作为SSC主场电源的改造方案。电源总体分为两部分,采用模块化的开关电源作为前级电压源,三极管线性调整电路作为后级模块的主电路,充分利用两种电源的优势,实现高稳定度、低纹波的电流输出,同时大幅度提升电源的功率密度和可靠性。文章介绍了电源的工作原理及改造过程,详细阐述了三极管线性放大原理以及管压降控制电路、输出电流控制电路的设计与实现,通过仿真对电路进行功能验证,最终在电源样机上进行实验测试。测试结果表明:改造后主场电源输出电流稳定度达到了±3.99×10−6,电流纹波达到了2.7×10−9,各项性能均优于改造前。
加速器电源 高稳定度 低纹波 线性调整 accelerator power supply high stability low ripple linear adjustment 强激光与粒子束
2022, 34(6): 064003
南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院,南京 210023
将银纳米线与不同浓度的羟丙基甲基纤维素以一步混合的方法制备导电银浆,旋涂并热压制备具有嵌入式结构的复合透明电极。分别改变银纳米线和羟丙基甲基纤维素的混合比例,研究其比例对电极光电性能、粗糙度和稳定性的影响。结果表明,一步法得到的导电银浆可以有效制备嵌入式结构透明电极,显著改善银纳米线电极的平整性和稳定性。电极中羟丙基甲基纤维素的增加对电极的光电性能影响较小,但是极大降低了电极的粗糙度。最优化电极的平均表面均方根粗糙度仅为4.6 nm。羟丙基甲基纤维素对银纳米线的保护使透明电极在强氧化环境和胶带测试下均可保持良好的稳定性。
银纳米线 羟丙基甲基纤维素 透明导电薄膜 低粗糙度 高稳定性 Silver nanowires HPMC Transparent conductive film Low roughness High stability
南京理工大学 电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210094
为了应对带钢激光平直度测量仪中半导体激光器(LD)输出光功率稳定性对平直度测量精度的影响问题,设计了一款高稳定度的LD恒流驱动、温控电路以及保护电路。系统以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,利用深度负反馈恒流驱动电路实现对LD驱动电流的精准控制;基于ADN8830温控电路实现了对LD工作温度的有效控制;改进后的慢启动电路可实现LD驱动电流缓慢地线性增加到设定值,且准确控制慢启动时间;限流及静电保护电路能够实现激光器过流保护、有效避免浪涌电流和高压静电的损坏。结果表明,该电路可实现激光器驱动电流在0~75 mA连续可调,电流调节精度达0.025 mA,电流短期稳定度达0.014%,长期稳定度达0.016%;在控制工作温度为25 ℃时,输出光功率稳定性为0.205%。
半导体激光器 恒流驱动 温度控制 FPGA 高稳定度 diode laser constant current driving temperature control FPGA high stability 红外与激光工程
2022, 51(2): 20210764
红外与激光工程
2021, 50(5): 20210007