基于Python语言，编写具有UI界面的半导体激光二极管（LD）仿真EDA程序，该程序可以设置LD芯片有源区的材料组分，分析材料参数并计算波导折射率，绘制折射率分布曲线和光强分布曲线，计算芯片的有源区的能带结构及增益特性并绘制在不同载流子浓度下的光增益谱曲线。通过该EDA程序，对791 nm波长的半导体激光二极管芯片进行了仿真，参考仿真结果制作了发光区条宽为190 μm，腔长为4 mm的芯片，15 A电流下其峰值功率达16.25 W。
激光二极管 仿真 laser diode simulation EDA EDA Python Python
1 南开大学物理科学学院, 天津 300071
2 南开大学弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457
3 山西大学极端光学协同创新中心, 太原 030006
4 河南工程学院材料工程学院, 河南省电子陶瓷材料与应用重点实验室, 郑州 451191
铌酸锂晶体的内偏置场对铁电应用、电光应用和非线性光学应用等均有直接影响。本工作建立了铌酸锂(LN)晶体内偏置场测试方法, 对同成分铌酸锂(CLN)晶体、近化学计量比铌酸锂(nSLN)晶体、掺杂铌酸锂(doped LN)晶体的内偏置场和矫顽场进行测量。结果表明, CLN晶体内偏置场最高(Eint=2.53 kV/mm), nSLN晶体的内偏置场大幅降低, 其中富锂熔体法生长和气相输运平衡(vapor transport equilibration, VTE)法结合得到的nSLN晶体的内偏置场最小, 与CLN晶体相比降低了约两个数量级; 掺杂铌酸锂晶体的内偏置场与CLN晶体相比也普遍降低, 其中掺6.5%(摩尔分数)Mg的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的四分之一, 掺7%(摩尔分数)Zn的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的六分之一。最后对组分和掺杂影响内偏置场的因素进行了简要分析。
铌酸锂晶体 内偏置场 名义纯 掺杂 本征缺陷 阈值浓度 lithium niobate crystal internal bias electric field nominally undoping doping intrinsic defect threshold concentration
吴婧 1,2,4李清连 1,3,4张中正 1,2,4孙军 1,2,4,*[ ... ]许京军 1,2,4
1 南开大学弱光非线性光子学教育部重点实验室，天津 300457
2 南开大学物理科学学院，天津 300071
3 南开大学泰达应用物理研究院，天津 300457
4 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
5 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所，上海 201800
分析了电光削波器半波电压的关键影响因素，发现使用具有较大有效电光系数的电光晶体、合理设计晶体的横纵比是降低器件半波电压的有效手段；在此基础上，设计并制备出低半波电压的铌酸锂电光削波器。采用沿铌酸锂晶体x轴通光、z轴加电的横向电光工作模式，并利用双晶匹配的方式消除自然双折射的影响。匹配后两块晶体通光面的光学质量良好，直流高压下测得的半波电压约为900 V，动态消光比达200∶1。使用幅值为800 V、脉宽为0.95 ns、重复频率为1 Hz的脉冲高压驱动电光削波器工作时，从1064 nm连续激光中获得了脉宽为1.46 ns、重复频率为1 Hz的激光脉冲输出。
非线性光学 铌酸锂晶体 电光效应 双晶匹配 削波器
苏州科技大学 电子与信息工程学院, 江苏 苏州 215009
针对光纤表面等离子体共振传感普遍存在强度脆弱、灵敏度偏低及等离子体激发效率低下的问题, 文章将长周期光纤光栅作为辅助平台, 研究了表面等离子体共振传感器增强灵敏度的途径。在光纤光栅表面传感区域热蒸发一层金膜, 通过调谐输入光纤光栅部位的偏振光模式来实现对外传感性能的增强。选用氯化钠溶液作为外界折射率感应物质, 通过软件进行模拟仿真, 仿真结果表明, 镀金膜前后, 横磁波和横电波的透射功率在空气中分别衰减了4.3和0.3 dB, 在溶液中分别衰减了5.3和2.2 dB。在1.335~1.372溶液折射率变化范围内, 两种偏振光源的折射率灵敏度分别提升了18.7和12.9 nm/RIU。
长周期光纤光栅 表面等离子体共振 偏振光束 传感器 long period fiber grating surface plasmon resonance polarized beam sensor
商继芳 1,2,3,*孙军 1,2,3李清连 1,2,3吴婧 1,2,3[ ... ]许京军 2,3
1 南开大学 物理科学学院, 天津 300071
2 南开大学 教育部弱光非线性光子学重点实验室, 天津 300457
3 山西大学 极端光学协同创新中心, 太原 030006
4 中国电子科技集团公司第二十七研究所, 郑州 450000
研制了一种基于铌酸锂(LN)电光调Q的高重复频率窄脉宽短腔激光器.通过测量激光穿过置于正交偏振镜间的电光晶体后, 透射强度随晶体上施加的脉冲高压的变化情况, 探究了不同尺寸LN晶体中的压电振铃效应, 并与磷酸钛氧铷(RTP)晶体中的压电振铃效应进行了比较.实验发现, 块状LN晶体中的压电振铃效应严重, 而小尺寸LN晶体中的压电振铃效应和RTP晶体中的相似, 基本可以忽略.结合压电效应理论得出, 压电振铃效应的强弱与外加电压大小及晶体固有的压电共振频率有关, 电压越低, 压电共振频率越大, 压电振铃效应越弱.在此基础上, 制备了可高重频应用的尺寸为1.2 mm×9 mm×9.4 mm的LN调Q开关, 并实现了LN晶体的高重频调Q运转.激光增益介质采用具有较大受激发射截面和较短荧光寿命的Nd∶YVO4晶体, 其一端镀有1.064 μm的全反膜, 另一端沿布儒斯特角切割, 从而省去了全反镜和偏振镜, 缩短了腔长。泵浦源采用中心波长为808 nm的光纤耦合激光二极管.设计的激光器谐振腔长度仅为20 mm。在退压式电光调Q运转下, 获得了最大重复频率为15 kHz、脉宽为5.4 ns、峰值功率为2.94 kW的稳定的激光输出.
固体激光器 脉冲激光 电光器件 铌酸锂 脉冲重复频率 电光Q开关 压电效应 窄脉冲宽度 Solid state lasers Pulsed lasers Electro-optical devices Lithium niobate Pulse repetition rate Electro-optic Q-switching Piezoelectric effects Short pulse width
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of Tunable Laser Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
We demonstrate a single-longitudinal-mode Ho3+:YVO4 unidirectional ring laser based on the acousto-optic effect, utilizing the features of the acousto-optical Q switch and half-wave plate to achieve unidirectional operation. The maximum power achieved in the single-longitudinal-mode at 2053.9 nm is 941 mW when the absorbed power is set as 4.4 W, yielding a nearly 50% slope efficiency. The M2 factor is 1.1. The results show that such a technique offers a potentially promising new method for achieving a high power and narrow linewidth 2 μm single-longitudinal-mode laser.
140.3560 Lasers, ring 140.3570 Lasers, single-mode 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2017, 15(3): 031402
苏州科技大学 光电与信息技术研究所, 江苏 苏州 215009
在单模光纤中级联两个对称缓锥, 中间段去除涂覆层, 包层作为传感臂对外界折射率敏感, 实验上形成M-Z(马赫-曾德尔)干涉仪。对锥区光场进行分析, 当锥腰半径为25 μm时, 光纤内模场半径达到最大值, 约为14.8 μm。当锥形光纤锥腰半径为12.5 μm、过渡区为5 mm、锥间隔为131 mm时, 耦合与合波效果最佳, 此时传感臂可检测的酒精浓度范围为0～100%, 折射率和波长偏移存在很好的线性关系, 灵敏度为-120 nm/RIU。该传感器具有插入损耗低、性能稳定和抗干扰能力强等优点, 可应用于酒厂酒精度检测和水质监测等领域。
光纤光学 干涉仪 对称缓锥 传感器 折射率 fiber optics interferometer symmetrical slow taper sensor refractive index
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of Tunable Laser Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
A diode-end-pumped tunable twisted-mode cavity Tm, Ho:YAG laser with single-longitudinal-mode (SLM) operation is demonstrated in this Letter. The maximal SLM output power is 106 mW with a slope efficiency of 4.86%. The wavelength can be changed from 2090.38 to 2097.32 nm by tuning the angle of an etalon.
140.3570 Lasers, single-mode 140.3600 Lasers, tunable 140.3480 Lasers, diode-pumped 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2015, 13(11): 111403
长春理工大学理学院固体激光技术与应用重点实验室, 吉林 长春 130022
基于瞬态热传导方程，通过积分变换方法求解得到脉冲高斯光束双端抽运Tm:YAG棒的时变温度场解析表达式，进而求得时变热焦距。同时定量模拟，分析了不同抽运功率、重复频率与占空比对脉冲激光二极管双端抽运Tm:YAG棒轴向瞬态温度分布和时变热焦距的影响。模拟结果表明：随着脉冲抽运个数的增加，Tm:YAG晶体棒内温度和热焦距整体均呈锯齿状分布，并最终趋于稳定的周期性分布；随着抽运功率、重复频率与占空比的增加，Tm:YAG晶体棒整体温度升高，且棒两端面中心点与棒轴向中心点温差增大，而时变热焦距整体逐渐变短且波动范围变小。研究成果为进一步研究热效应补偿和谐振腔设计提供了理论依据。
激光器 脉冲单掺铥固体激光器 解析分析 瞬态热效应 双端抽运 中国激光
2013, 40(10): 1002002
南京师范大学 物理与科学技术学院, 江苏 南京 210046
在圆柱基底的曲面上利用垂直沉积法将胶体小球自组装生长为胶体晶体。观察了晶体形貌, 搭建了光学测试系统, 并对其光学特性进行了表征。讨论了不同实验参数对曲面上胶体晶体生长过程及质量的影响。实验结果表明, 在合适的温度和浓度下, 在毛细管曲面上制备了高质量的胶体晶体。
光子晶体 曲面 自组装 光子禁带 optical crystal curved surface self-assembly photonic gap
