张豪 1,2亢兴旺 1,3刘阳 4关美玲 1[ ... ]张泽 1,2,4,6,*
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094
2 北京邮电大学电子工程学院,北京 100876
3 中国科学院大学光电学院,北京 100049
4 齐鲁空天信息研究院,山东 济南 250101
5 中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083
6 中国科学院计算光学成像技术重点实验室,北京 100094
激光相干合成技术是在遥感和通信等领域中能够同时提升激光功率和保持光束质量的有效技术。其中填充因子是影响激光相干合成和衡量相干合成阵列的重要因素。然而,它却不是完备的。因此,提出采用平面波前畸变量(PWD)作为评估激光相干合成性能的综合参数,该参数综合考虑了光束质量、阵列对准、元件制造误差以及其他因素。通过理论推导平面波前畸变量的表达式,分析该参数对系统合成效率的影响,进一步的仿真和实验测量结果表明,平面波前畸变量可以用于反映激光相干合成的综合效率高低,与桶中功率呈负相关。研究结果表明波阵面调制相干光束组合技术在多孔径激光阵列相干组合系统的实际应用中具有潜在的科学价值。
相干合成 填充因子 桶中功率 激光阵列 波前 
激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706004
作者单位
摘要
1 长春中科长光时空光电技术有限公司,吉林 长春 130102
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
首次报道了连续输出功率>1 W、脉冲输出功率>10 W的1550 nm波长垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)阵列。对1550 nm VCSEL激光器单个发光单元的热阻特性进行了分析,建立了基于热阻分析及可变产热量的VCSEL阵列热模型,优化了VCSEL发光单元间距,在理论上保证了阵列内部具有均匀的温度分布。制备了发光单元边缘间距为30 μm的高密度集成1550 nm波长VCSEL阵列,并对其在连续工作及脉冲电源驱动条件下的输出特性进行了测试分析。当VCSEL阵列的工作温度为15 ℃时,最高连续输出功率达到1.05 W;即使工作温度增加至65 ℃,VCSEL的最高连续输出功率仍能达到0.42 W。在脉宽为5 μs、重复频率为1 kHz的脉冲条件下,VCSEL在15 ℃时的最大峰值功率达到10.5 W,此时VCSEL呈现出热饱和现象。当脉冲功率为10.5 W时,阵列远场的光斑仍然呈圆形对称形貌,两个正交方向上的远场发散角分别为26.69°和26.98°。
激光器 1550 nm 垂直腔面发射激光器阵列 高功率 人眼安全 激光雷达 
中国激光
2023, 50(19): 1901008
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
We experimentally demonstrated a cascaded internal phase control technique. A laser array with 12 channels was divided into three sub-arrays and a stage array, and phases of the sub-arrays and the stage array were locked by four phase controllers based on the stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm, respectively. In this way, the phases of the whole array were locked, and the visibility of the interference pattern of the whole emitted laser array in the far field was 93%. In addition, the technique has the advantage of element expanding and can be further used in the high-power coherent beam combination (CBC) system due to its compact spatial structure.
coherent beam combining laser array cascaded control internal phase control 
Chinese Optics Letters
2023, 21(8): 081402
作者单位
摘要
四川师范大学 物理与电子工程学院,成都 610068
介绍了大气湍流效应和热晕效应对列阵合成激光传输特性和光束质量影响的理论研究进展。主要介绍了合成激光在大气中传输的解析和数值模拟研究方法,大气湍流效应对列阵合成光束的光强分布、远场发散角、方向性、曲率半径和湍流距离的影响,以及大气热晕效应对列阵合成光束的光强分布、传输效率、重心偏移、热晕时间尺度和焦移的影响。研究结果表明,大气湍流效应和热晕效应对合成激光光束质量的影响与光束合成方式、合成光束参数以及大气参数密切相关。
列阵合成光束 大气传输 湍流效应 热晕效应 光束质量 laser array beam atmospheric propagation atmospheric turbulence thermal blooming effect beam quality 
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041007
刘家盈 1,2,3李自强 1,2杨然 1,2,3邹凡 1,2,3[ ... ]李新阳 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 自适应光学重点实验室,成都 610209
2 中国科学院 光电技术研究所,成都 610209
3 中国科学院大学,北京 100049
主要介绍了近年来光纤激光相控阵相干合成技术的发展现状,总结了中国科学院光电技术研究所在这方面的最新研究成果,包括基于振幅调制的光纤激光相控阵相干合成能力优化、光纤激光相控阵实现收发一体相干合成、光纤激光相控阵的目标在回路相干合成、光纤激光相控阵在大气湍流下实现耦合接收光束的共相合束、基于多孔径波前探测的相干合成方法、基于自适应光纤准直器和微透镜阵列的光束大角度高精度连续寻址扫描等。以上研究工作将促进光纤激光相控阵技术朝向更多单元、更高功率、更远距离等方向演进,并推动其与激光大气传输、空间激光通信、自适应光学等理论和应用的结合与发展。
光纤激光相控阵 相干合成 分布式孔径 相位调控 自适应光学 phased fiber laser array coherent beam combination distributed-apertures phase regulation adaptive optics 
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041003
常洪祥 1粟荣涛 1,2,3龙金虎 1常琦 1[ ... ]周朴 1,*
作者单位
摘要
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室,长沙 410073
3 国防科技大学 高能激光技术湖南省重点实验室,长沙 410073
全光纤激光阵列主动相位控制利用全光纤网络实现阵列激光的活塞相位内部探测与控制,具有结构紧凑、无需外部反馈光学器件和易于扩展等优点,是大阵元规模光纤激光相干合成重要发展方向之一。采用全光纤相位探测结构,介绍了全光纤激光阵列主动相位控制技术的系统原理和利用光纤耦合器实现相位锁定的过程,总结了全光纤激光阵列主动相位控制关键技术,通过优化算法实现全光纤激光阵列主动相位控制验证实验。探讨了在全光纤结构主动相位控制中π相位模糊问题及解决方法,给出了利用双波长探测实现消除π相位模糊问题的仿真结果。最后梳理了全光纤激光阵列主动相位控制研究现状,并从路数扩展、功率提升和应用等方面进行了展望。
光纤激光 全光纤激光阵列 相干合成 内部相位控制 光纤传感 fiber laser all-fiber laser array coherent beam combining internal phase locking optical fiber sensing 
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041004
金装 1,2,3李景 4姜梦华 1,2,3刘友强 1,2,3[ ... ]王智勇 1,2,3
作者单位
摘要
1 北京工业大学 材料与制造学部 北京市激光应用技术工程技术研究中心,北京 100124
2 北京工业大学 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室,北京 100124
3 北京工业大学 材料与制造学部 激光工程研究院,北京 100124
4 北京航空工程技术研究中心,北京 100076
半导体激光阵列无输出耦合镜外腔光谱合束技术利用光栅的0级和1级衍射光束反馈实现发光单元的波长锁定,避免了0级和1级衍射光束的转储和浪费,可以获得高的合束效率。因此,0级和1级衍射光束的反馈量高低就会决定外腔波长锁定的稳定性,进而影响合束后光束质量的高低甚至光谱合束的成败。针对此种结构,理论研究了两外腔长度、望远镜滤波结构及 "Smile"效应对0级和1级衍射光束反馈效率的影响,结果表明:(1)外腔长度会影响反馈功率以及串扰程度;(2)望远镜滤波结构可以有效滤除大偏角杂散光束以及使光束正确反馈回原发光单元;(3)"Smile"效应的程度对反馈效率以及输出光束质量影响尤为严重,需要采取措施进行抑制。
半导体激光阵列 无输出耦合镜外腔光谱合束 "Smile"效应 反馈效率 diode laser array external cavity spectral combining without output coupler "Smile" effect feedback efficiency 
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220446
作者单位
摘要
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室,吉林 长春 130022
2 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心,北京 100083
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 100049
为了提高808 nm激光器对固体激光器的泵浦效率,对其波长稳定性进行了研究。阐述了光栅设计的理论基础。将纳米压印、干法刻蚀及湿法腐蚀工艺相结合,制备了含有一阶光栅的808 nm分布反馈(DFB)激光器阵列。在准连续条件(脉宽为200 μs,频率为20 Hz)下对所制备的激光器进行性能测试。测试结果表明:所制备的808 nm DFB激光器阵列的发射波长随温度的漂移系数为0.06 nm/℃,温度锁定范围可达70 ℃(-10~60 ℃),随电流的漂移系数为0.006 nm/A。
激光器 锁定 808 nm 激光器阵列 一阶光栅 
中国激光
2023, 50(5): 0501001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation of the Ministry of Education & Nanjing University-Tongding Joint Lab for Large-scale Photonic Integrated Circuits & National Laboratory of Solid-State Microstructures & College of Engineering and Applied Science & Institute of Optical Communication Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 Department of Photonics and Institute of Electro-Optical Engineering, Taiwan Sun Yat-sen University, Kaohsiung 80424, China
In this Letter, we proposed and experimentally demonstrated a directly modulated tunable laser based on the multi-wavelength distributed feedback (DFB) laser array. The lasers are placed in series to avoid the usage of an optical combiner and additional power loss. A three-section design is utilized to reduce the interference from other lasers and improve the electro-optic response bandwidth. Besides, the reconstruction-equivalent-chirp technique is used to simplify the grating fabrication and precisely control the grating phase. We realized 12 channels with 100 GHz spacing with high side mode suppression ratios of above 50 dB. The output power of all the channels is above 14 mW. The 3 dB electro-optic bandwidth is above 20 GHz at a bias current of 100 mA for all four lasers. A 25 Gb/s data transmission over a standard single-mode fiber of up to 10 km is demonstrated for all 12 channels, and 50 Gb/s data per wavelength is obtained through the four-level pulse amplitude modulation. The proposed directly modulated tunable in-series DFB laser array shows the potential for a compact and low-cost light source for wavelength division multiplexing (WDM) systems, such as next-generation front-haul networks and passive optical networks.
tunable laser directly modulated laser laser array wavelength division multiplexing 
Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 011403
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation of the Ministry of Education, National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Sciences, Institute of Optical Communication Engineering, and Nanjing University-Tongding Joint Laboratory for Large-Scale Photonic Integrated Circuits, Nanjing University, Nanjing 210023, China
2 School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
3 School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China
A wideband wavelength-tunable 4×5 distributed feedback (DFB) semiconductor laser array based on the reconstruction-equivalent-chirp (REC) technique using a simple tuning scheme is demonstrated. It consists of 20 DFB lasers with 4×5 matrix interleaving distributions, two-level cascaded Y-branch optical combiners, and one active semiconductor optical amplifier (SOA), all in-series integrated on one chip. Unlike the traditional thermal-electric cooler (TEC)-based wavelength-tuning scheme, the tunable 4×5 REC-DFB laser array achieves a faster and broader continuous wavelength-tuning range using TaN thin-film heaters integrated on the AlN submount. By changing the injection current of the TaN resistor from 0 to 190 mA, the proposed tunable laser achieves a wavelength-tuning range of 2.5 nm per channel and a total tuning of over 50 nm. This study opens up new avenues for realizing cost-effective and wide-tuning-range semiconductor lasers.
distributed feedback laser array reconstruction-equivalent-chirp technique tunable laser thin-film heater integrated on the submount wide tuning range 
Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 011406

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