张涛 1,2李振辉 1,2崔彩霞 1,*张丹燚 1,*[ ... ]辛一凡 3
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学北海校区,广西 北海 536000
2 桂林电子科技大学 信息与通信学院,广西 桂林 541004
3 哈尔滨工程大学 理学院,哈尔滨 150001
采用高温固相合成法制备了多组Yb3+/Ho3+/Tm3+不同物质的量分数掺杂的LiTaO3多晶材料,测试了双掺Yb3+/Ho3+,Yb3+/Tm3+和三掺Yb3+/Ho3+/Tm3+的LiTaO3多晶的X射线衍射图谱、紫外-可见吸收谱和上转换荧光发射谱。X射线衍射(XRD)结果显示,稀土离子掺杂没有改变LiTaO3多晶的物质结构,这表明稀土离子以取代基质离子的方式进入了晶格中。样品的紫外吸收边显示,增加Ho3+或Tm3+物质的量分数会导致吸收边先红移再蓝移。在980 nm泵浦光激发下,可见光区域中出现上转换蓝光(475 nm)、绿光(545 nm)和红光(663 nm和650 nm)发射,通过改变LiTaO3中的激活离子Ho3+-Tm3+物质的量分数,可对上转换荧光色度进行调节,物质的量分数配比为2.0%Yb3+/0.05%Ho3+/0.4%Tm3+的掺杂LiTaO3多晶材料实现了最为接近标准白光的发射。
LiTaO3多晶 高温固相合成 Yb3+/Ho3+/Tm3+掺杂 上转换发光 LiTaO3 polycrystal high-temperature solid-state synthesis Yb3+/Ho3+/Tm3+ doping upconversion luminescence 
强激光与粒子束
2023, 35(12): 121005
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司 第十一研究所,固体激光技术重点实验室,北京 100015
通过光纤激光光谱合成技术,可以打破单个光纤激光器输出功率受非线性因素制约的限制,实现更高功率的激光输出。通过梳理光谱合成技术的发展历程并分析其现状,对其原理及优劣势进行分析,结合自身研究,设计了一款便携式3路合成系统,通过设计及优化光纤激光器的放大结构,严格把控参与合束的子束光源的质量,将1055、1070和1085 nm三路高功率窄线宽光纤激光进行合束,对合成系统中采用的双色镜进行研究,对其膜系指标进行严格的设计,对高陡度截止滤光膜的设计方法以及制备工艺进行分析,对其热损伤规律及控制技术进行研究,优化整个合成系统,最终实现合成功率9650 W的高功率激光输出,合成效率92%,光束质量M2为1.7,并对未来双色镜光谱合成进行了展望。
光纤激光器 高功率 窄线宽 双色镜 光谱合成 fiber laser high power narrow linewidth dichroic mirror spectral beam combining 
强激光与粒子束
2023, 35(12): 121004
程丹 1张昆 1,*房一涛 1张浩彬 1[ ... ]冯亭 2,*
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团 第十一研究所,固体激光技术重点实验室,北京 100016
2 河北大学 物理科学与技术学院 光信息技术创新中心,河北 保定 071002
提出了一种用于单纵模激光器选模的基于光纤耦合器的光纤复合环腔(CRC)滤波器的仿真方法,利用该方法对两种新型双耦合器双环CRC (DCDR-CRC)滤波器及三耦合器双环CRC (TCDR-CRC)滤波器进行了理论仿真,通过引入游标原理,分析了两种滤波器在不同环长差下的滤波特性,并通过调整DCDR-CRC及TCDR-CRC的耦合比、环长及环长差,对有效自由光谱范围 (FSR)、抑制比 (SR)及主透射峰带宽进行优化,计算结果表明优化后环腔的有效FSR可有效抑制波长选择器传输通带内的增益竞争,较低的SR可以抑制CRC滤波器相邻透射峰之间的增益竞争,较窄的主透射峰可以保证仅有一个激光器的纵模被选择。
滤波器 单纵模 双耦合器双环腔 三耦合器双环腔 游标原理 filter single longitudinal mode dual-coupler double ring tri-coupler double ring Vernier effect 
强激光与粒子束
2023, 35(12): 121001
作者单位
摘要
长春大学 理学院,长春 130022
为更好地解决少模光纤在传输中由于模式耦合过强而导致的信号串扰问题,对弱耦合光子晶体光纤中的线偏振(LP)模式以及矢量模的传输特性进行了研究,设计了一种可传输20种矢量模的双包层光子晶体光纤。通过有限元法模拟光纤参数对相邻LP模式间最小有效折射率差的影响,优化结构参数,使光纤支持稳定传输6种LP模式并满足弱耦合要求。最后分析了不同模式的有效模场面积、弯曲损耗。结果表明:各模式之间的最小有效折射率差达到1.12×10−4,表明模式间的串扰可忽略。基模有效模场面积达到了1040 μm2,且其相应的非线性系数低至1.07×10−10。此外,在弯曲半径为38 mm时,各模式弯曲损耗最大仅为5.65×10−8 dB/km。与主流的单模光纤及少模单包层相比,该结构具有大模场面积,低模间串扰及更强的抗弯曲能力,丰富了空分复用技术的开发思路。在大数据、虚拟现实、网络传输容量等新兴业务以及光纤传感方面提供了有益的参考方案。
光子晶体光纤 弱耦合少模 空分复用技术 大模场面积 抗弯曲 photonic crystal fiber weakly coupled few mode space division multiplexing technology large mode field area bending resistance 
强激光与粒子束
2023, 35(12): 121002
作者单位
摘要
1 重庆大学 光电工程学院,重庆 400044
2 电子科技大学 微波电真空器件国家级重点实验室,成都 611731
基于电子动能与温度的关系以及费米黄金定律,对速率方程进行了优化,使其能够计算电子温度,进而实现了更为精准的速率方程求解。与已有的动能平衡法比较,该方法对能带电子温度变化过程进行了详细的描述,故无需采用优化算法求解,所以可以避免因陷入局部最优解而带来的多次计算的收敛值一致性较差的问题。计算结果表明,该方法在选取不同的初始温度时,通过自洽求解,即可解出各能级电子温度,且均可获得一致性较好的收敛值。
量子级联激光器 速率方程 能带电子温度 数值仿真 散射率 quantum cascade lasers rate equation electron temperature of energy bands numerical study scattering rate 
强激光与粒子束
2023, 35(12): 121003
作者单位
摘要
四川大学 电子信息学院,成都 610065
为了实现对不同偏振态入射激光的退偏控制,设计了一种具有随机位相分布结构的液晶退偏器。针对胆甾相液晶器件,利用时域有限差分法,对激光通过胆甾相液晶器件的传输问题建立了模型,并通过实验验证了理论模型,分析了激光通过液晶阵列单元后的偏振态变化及偏振态分布特性。仿真分析结果表明,在合适的液晶材料条件和微刻蚀坑的最大厚度条件下,胆甾相液晶器件对于不同偏振角的入射线偏振光均可以实现较好的退偏效果,且适用的谱宽范围较大。
液晶退偏器 随机位相差 胆甾相液晶 偏振度 liquid crystal depolarizer random phase difference cholesteric liquid crystal degree of polarization 
强激光与粒子束
2023, 35(11): 111003
作者单位
摘要
西南科技大学 核环境安全技术创新中心,四川 绵阳 621010
熔石英元件的抗激光损伤性能对高能激光器的稳定运行具有重要意义。为了提升熔石英元件抗激光损伤性能,针对传统氢氟酸蚀刻产生再沉积物的缺点,提出了采用有机氟酸蚀刻提升熔石英元件抗激光损伤性能的方法。有机氟酸蚀刻的优势在于产物具有较好的溶解性,因而产生再沉积物的可能性降低。采用有机氟酸溶液静态蚀刻熔石英元件,并对元件的表面质量、透过率和激光损伤密度进行了表征分析。表面质量和透过率的结果一致显示熔石英元件经有机氟酸蚀刻后,元件表面的再沉积物和污垢较少,表明有机氟酸具有较好的抑制再沉积物生成的效果。激光损伤密度结果显示,有机氟酸蚀刻熔石英的深度为6 μm时,元件的平均激光损伤密度为0.26 cm−2,接近先进缓释处理2(AMP2)工艺的水平。基于有机氟酸蚀刻提高熔石英元件的抗激光损伤性能为激光负载能力的提升开辟了一条新途径。
有机氟酸 静态蚀刻 激光损伤 再沉积物 熔石英 organic fluoric acid static etching laser damage deposition fused silica 
强激光与粒子束
2023, 35(11): 111005
姚胤旭 1,2邱荣 1,2,*万情 3杨怡 1,2[ ... ]周强 1,2
作者单位
摘要
1 西南科技大学 极端条件物质特性联合实验室,四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 数理学院,四川 绵阳 621010
3 陆军勤务学院 教研保障中心,重庆 401331
为分析和改善激光诱导击穿光谱技术(LIBS)在定量分析土壤和大米中镉(Cd)元素含量时基体效应对分析结果的影响,以Cd Ⅱ 226.502 nm谱线为分析对象,对比研究了基体种类、KCl质量分数和激发方式等对Cd Ⅱ 226.502 nm谱线强度和定量分析结果的影响规律。研究结果表明:基体主成分的化学形态和电离能是产生基体效应的主要因素,KCl作为添加剂能明显改善大米中Cd Ⅱ 226.502 nm的谱线强度,光电双脉冲激发能显著增强基体中Cd Ⅱ 226.502 nm的谱线强度、稳定性并提高信噪比。与单激光脉冲激发方式相比,在光电双脉冲激发下,SiO2、土壤和大米三种基体中Cd Ⅱ 226.502 nm的检测下限分别从372、332和2874 mg·kg−1降低到42、72和37 mg·kg−1
基体效应 化学键 电离能 原子化 等离子体参数 matrix effect chemical bond ionization energy atomization plasma parameter 
强激光与粒子束
2023, 35(11): 111004
李弋 1,2王浩淼 1,2张亮 1,2贺钰雯 1,2,*[ ... ]唐淳 1,2
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室,四川 绵阳 621900
设计并制备了780 nm大功率半导体激光器的单管和巴条。采用金属有机化学气相沉积技术制备的外延结构,分别使用GaAsP和GaInP作为量子阱和波导层,限制层是具有高带隙的AlGaInP材料。量子阱与波导层带隙0.15 eV,波导层与限制层带隙0.28 eV,抑制了载流子泄露。1.55 μm厚非对称大光学腔波导结构抑制快轴高阶模,同时缓解腔面损伤问题。为进一步提高腔面损伤阈值,利用超高真空解理和钝化技术,在腔面上沉积了非晶ZnSe钝化层。条宽150 μm、腔长4 mm的单管器件,在电流为15 A时,输出连续功率16.3 W未出现COD现象,斜率效率达到1.27 W/A,电光转换效率为58%,慢轴发散角9.9°,光谱半高宽为1.81 nm。填充因子为40%的厘米巴条,在192 A下实现连续输出功率180 W,电光转换效率为50.7%,光谱宽度仅为2.2 nm。
半导体激光器 泵浦源 高效率 腔面光学灾变损伤 硒化锌 semiconductor laser pump source high efficiency catastrophic optical mirror damage ZnSe 
强激光与粒子束
2023, 35(11): 111002
刘世鑫 1,2彭万敬 2,*冯昱俊 2刘航 2[ ... ]唐淳 2
作者单位
摘要
1 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室,山东 青岛 266237
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
柱矢量光束因其独特的偏振分布特性而在光镊、高分辨率成像、遥感、等离子体聚焦等领域发挥着重要作用。为实现全光纤高功率柱矢量MOPA激光器,采用自主设计基于集成超表面的模式转换光纤器件,进行了理论分析与实验验证。自主设计集成超表面的模式转换光纤器件可直接稳定输出数瓦功率的径向偏振柱矢量种子光,且输出模式纯度可达95%以上。实验中通过降低弯曲损耗并对模式进行控制,获得了单级放大输出功率为52.2 W的径向偏振柱矢量光稳定输出,且模式光场分布在输出功率增加过程中并未出现明显变化。为进一步分析输出的模式特性,采用旋转检偏器的方法检测输出光的偏振特性及偏振纯度,并利用非相干模式叠加方法计算了输出的径向偏振柱矢量光的模式纯度。结果表明,集成超表面模式转换的全光纤柱矢量MOPA激光器在最大输出功率情况下,输出光的偏振纯度约为95.2%,模式纯度约为94%,验证了该全光纤方案的可行性。
超表面 柱矢量光束 径向偏振光 光纤激光器 模式分析 弯曲损耗 metasurface cylindrical vector beam radially polarized beam fiber laser mode analysis bend loss 
强激光与粒子束
2023, 35(10): 101003

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