1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
研制了一种具有频率调谐功能的 2 μm 波段分布 Bragg 反射 (DBR) 型单纵模光纤激光器。该激光器基于石英玻璃单模掺铥光纤和 793 nm 半导体激光器泵浦源, 其光电器件分离集成在 1U 机箱内。通过内置压电陶瓷 (PZT), 可实现对激光频率的快速调谐，调谐范围约 6 GHz; 通过 TEC 温度控制, 可实现对激光频率在 29 GHz 范围内无跳模调谐。单纵模激光输出功率为 18.2 mW, 输出激光信噪比大于 60 dB, 泵浦转换效率达 27%。 该激光器样机可望在高分辨光谱、量子信息以及非线性频率变换等领域发挥重要作用。
激光技术 光纤激光器 单纵模 激光频率调谐 laser techniques fiber laser single-longitudinal-mode laser frequency tuning
上海交通大学 电子信息与电气工程学院 微纳电子学系 微纳米加工技术国家级重点实验室，上海 200240
受环境因素的影响，压电谐振器的共振频率会发生漂移。调谐技术因采用特定的手段主动调节共振频率而得到广泛应用，但传统附加质量块、激光烧蚀等机械调谐技术费时费力，灵活性不好。针对方体压电谐振器该文提出了一种激励信号幅值调谐和直流调谐的电调谐方法，可精密调节谐振器的共振频率。设计了一种基于ZYNQ系列主控芯片的数字化测控电路，实现了振子扫频激励、输出信号的幅值相位检测，为激励信号幅值调谐和直流调谐提供了实验硬件平台。实验结果表明，激励信号幅值调谐的共振频率变化范围为347, 850~348, 000 kHz，直流调谐的调节范围为347, 720~347, 820 kHz。该技术为压电谐振器共振频率精密调节提供可靠的理论与实践途径。
压电谐振器 现场可编程门阵列(FPGA) 共振频率调谐 幅值调谐 直流调谐 piezoelectric resonator field-programmable gate array(FPGA) resonance frequency tuning amplitude tuning DC tuning
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 国科大杭州高等研究院，物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
太赫兹量子级联激光器作为目前产生太赫兹激光的最有效手段之一，如何提升其性能表现一直是科学界所关注的重点。本篇综述将从光电调控的角度，阐述目前太赫兹量子级联激光器的性能进展。从激光器有源区设计原理开始，介绍几种新的有源区设计，再从谐振腔的角度介绍一系列新的结构，并展示他们对于功率和光束质量的提升。最后，阐述了太赫兹量子级联激光器在偏振调控和频率调谐的最新进展。
太赫兹 量子级联激光器 激光功率 光束质量 偏振调控 频率调谐 Terahertz quantum cascade lasers laser power beam quality polarization control tuning
1 陆军军事交通学院 汽车士官学校, 安徽 蚌埠 233011
2 国防科技大学 气象海洋学院, 长沙 410073
3 陆军工程大学 野战工程学院, 南京 210007
随着微波技术的不断进步, 提升本振信号源的频率稳定度及相位噪声指标的需求尤为迫切。光电振荡器技术因具备极低的相位噪声以及良好的频率拓展性吸引了研究人员的广泛关注。但光电振荡器内部的长距离光纤大量增加了输出信号的边带, 如何解决单模输出与相位噪声之间的矛盾成了光电振荡器领域研究的热点。宇称-时间对称方法在保证输出信号相位噪声的前提下可极大地优化输出信号的边带抑制, 受到国内外研究团队的广泛关注。文章在对宇称-时间对称光电振荡器的工作原理和特性进行阐述和分析的基础上, 对国内外研究团队设计的宇称-时间对称光电振荡器结构和方案进行了总结, 分析比较了各种方案的基本原理及性能指标, 讨论了宇称-时间对称光电振荡器技术的未来发展方向。
光电振荡器 单模振荡 频率调谐 宇称-时间对称 optoelectronic oscillator single mode oscillation frequency tunable parity-time-symmetric
磁耦合谐振式无线输能系统理论设计上可在临界耦合的一段区间内达到高效率能量传输, 但还存在远距离弱耦合区效率急剧衰减, 近距离强耦合区出现谐振频率分裂现象的问题。为此, 仿真并设计制作附有铁氧体磁芯的平面螺旋耦合线圈, 在传输系统中做频率跟踪调谐, 使传输距离在强耦合区变化时, 依旧保持系统高效率传输。测试表明, 整个系统可实现传输距离在 5~20 cm变化时, 都能保证无线输能效率高于 80%。
磁耦合谐振 无线能量传输 频率调谐 magnetic coupling resonance wireless power transmission frequency tuning 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 286
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 超快激光研究室 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
2 中国空间技术研究院 钱学森空间技术实验室，北京 100094
针对精密测量的实际应用需求，开发了具有6 MHz重复频率调谐范围的掺镱锁模光纤激光器。该光纤激光器利用啁啾光纤光栅实现色散补偿，可以实现不同色散域的锁模。实验中，系统研究了不同腔内净色散对锁模激光器输出特性和稳定性的影响，发现当具有一定负腔内净色散时，在不同的重复频率下都可以输出相同的光谱，同时输出光谱具有较好的高斯型。根据以上研究，特殊设计了稳定的简化腔结构和空间延迟线，同时优化了腔参数，保证了大范围的重复频率调谐和稳定的锁模运转。当中心重复频率为26 MHz 时，调谐比率达到23%。激光器稳定输出平均功率为3.23 mW的飞秒激光脉冲，去啁啾后脉冲宽度为347 fs。基于此，将光纤锁模激光器重复频率锁定于铷原子钟，在1 s的平均时间内获得了2×10−10的艾伦方差。
飞秒激光 重复频率调谐 色散域 重复频率锁定 femtosecond laser repetition rate tuning dispersion regime locking system 红外与激光工程
2021, 50(3): 20200205
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院, 湖北 武汉 430071
报道一种自主设计研制的面向Rb原子精密测量应用的780 nm高功率激光源样机。该样机采用线偏振、窄线宽且频率可宽带调谐的单个1560 nm光纤激光器作为种子源,通过有效提升光纤放大器的输出功率,经PPLN倍频产生的780 nm激光功率高达2.25 W。采用边带锁定的饱和吸收稳频技术,高功率780 nm激光中心频率可长期稳定在±150 kHz以内,且可精确调谐1.2 GHz,线偏振度高达23 dB。该样机操作方便、可搬运,非常适合于Rb原子的精密测量应用。
激光器 光纤激光器 超冷铷原子 边带锁定 频率调谐
哈尔滨工业大学 物理学院 微纳光电信息系统理论与技术工业和信息化部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
可拉伸器件中太赫兹波特性的主动控制对于涉及大机械变形或拉伸的先进太赫兹应用至关重要。将金属超表面与弹性薄膜聚二甲基硅氧烷相结合，设计并研制了基于不同微观机理的双带太赫兹波段主动控制器件。利用金属与弹性薄膜在拉伸作用下的形变失配，通过周期敏感的十字结构超表面实现了双带调制效果。在36%的拉伸下，利用偶极子模式和晶格模式分别在1.26 THz和2.41 THz处实现了调制深度为90%和78%的双频带调制。通过晶格模式进行的调制工作频率具有较大的动态范围，可以从2.41 THz调谐到1.85 THz。由于电偶极子谐振模式和周期性晶格谐振模式的机制彼此独立，因此可以独立地设计两个谐振频率，从而在几何上调节双带调制器的频率间隔。提出的可拉伸超表面制备简单，具有强度调制深度大，频率调谐范围广的优点，既能用于太赫兹波的主动控制，也能用于被动式的位移传感。
太赫兹 超表面 可拉伸性 强度调制 频率调谐 terahertz metasurface stretchability modulation tuning 红外与激光工程
2020, 49(12): 20201059
北京自动化控制设备研究所惯性技术国家重点实验室, 北京 100074
针对激光器频率调谐系数测试应用的需求,提出了基于空心光子晶体光纤的激光器频率调谐系数测试装置的方案。首先,对测试装置的总体方案、光子晶体光纤谐振腔的基本结构进行设计,重点完成了激光器频率调谐系数测试方法的数值计算和机理分析;之后,完成了光子晶体光纤谐振腔的设计和加工,并搭建了激光器频率调谐系数测试装置;最后,对目前常用的窄线宽光纤激光器和半导体激光器进行频率调谐系数测试。光纤激光器的电压-频率调谐系数为17.6 MHz/V,与激光器出厂指标基本吻合,而且光纤激光器的频率调谐系数在调谐范围内具有良好的一致性。半导体激光器在调谐范围内的调谐系数不均匀,容易受环境的影响,测得电流-频率调谐系数的平均值为30.9 MHz/mA。研究结果表明,测试装置的精度远高于商用波长计,并且具有良好的长期稳定性,充分体现出了空心光子晶体光纤谐振腔作为频率基准进行频率检测所具有的测频精度高、温度漂移小的技术优势。
光纤光学 光纤光学传感器 空心光子晶体光纤 频率调谐系数 光纤激光器 半导体激光器
