石玉森 1,3潘雪 1,*张鹏 2肖奇 1[ ... ]朱健强 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室,上海 201800
2 张江实验室,上海 201210
3 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
研究了薄片激光器中晶体与热沉的封装技术和核心技术,采用薄片晶体与金刚石热沉的光胶工艺,自主设计并研制了5 mm口径的YAG/Yb∶YAG复合薄片激光模块,分析了该薄片激光模块的多通泵浦系统,建立了晶体热效应数值仿真模型,实验测量了在2.2 kW/cm2泵浦功率密度、940 nm泵浦波长下薄片晶体的热焦距为445.6 mm;采用基于光胶工艺封装的薄片激光模块搭建连续激光器,在70 W泵浦功率下获得了18.75 W功率的基横模输出,斜率效率和光光转换效率分别为36.59%和26.79%。
激光器 薄片激光器 多通泵浦 热效应 连续激光器 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514003
胡建鹏 1,2柴明钢 1,3,*王梦宇 1,2,**薛彩军 3[ ... ]伏燕军 1,2
作者单位
摘要
1 南昌航空大学 江西省光电信息科学技术重点实验室,江西 南昌 330063
2 南昌航空大学 无损检测教育部重点实验室,江西 南昌 330063
3 南京航空航天大学 航空学院,江苏 南京 210016
4 中国空间技术研究院西安分院,陕西 西安 710199
研发低功耗、微型化的电流传感器有利于实现电流状态的智能监测,在风力发电、智能电网以及电动汽车等领域有着潜在应用前景。提出一种基于回音壁模式微管腔的非接触式电流传感器。首先通过电弧放电法在薄壁石英管中制备了回音壁模式微管腔,模式谱稳定激发且规则,品质因子Q值达到3.45×107。其次,在微管腔中填充Fe3O4纳米粒子磁流体并插入Cu丝,构建非接触式电流检测环境,当通入的电流强度发生改变时,与Fe3O4纳米粒子的相互作用引起微管腔的磁热效应,进而影响微管腔的折射率与体积。实验结果表明:测试电流从0增加到30 mA时,微管腔的谐振波长漂移了0.0973 nm,谐振波长的相对漂移量与电流的平方成线性关系,灵敏度达到10.811 nm/A2,探测极限达到2.936×10-9 A2/nm。所设计的电流传感器具有结构简单、灵敏度高、探测极限低、体积小、不受电磁干扰影响等优势,为微腔在非接触式电流检测中的应用提供了新路径。
传感器 光学微腔 微管腔 热效应 电流检测 微腔传感 
中国激光
2024, 51(5): 0510002
张飞 1,2郑浩 1,2李鹏飞 1,2陈晖 1,2[ ... ]白振旭 1,2,*
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
金刚石晶体不仅具有极佳的光学性质,同时也拥有极高的热导率和低的热膨胀系数,这使得金刚石激光器成为实现不受热影响高功率激光输出的重要路径。但随着激光功率的进一步提升,金刚石拉曼激光器中仍然存在不可忽视的热效应等问题,这对金刚石激光器性能提升提出了挑战。针对高功率运转情况下金刚石拉曼激光器的热效应进行了理论研究,根据热传导方程并采用有限元分析方法,模拟了金刚石温度、热应力以及热形变分布,分析了泵浦参数、晶体参数对金刚石温度、热应力、热形变的影响。此外,基于石墨片横向导热特性,设计了一种新型的用于金刚石晶体的热沉结构。与传统单一铜片散热方式相比,在泵浦功率800 W、束腰半径40 μm条件下,金刚石中心温度下降了10.16 K,下表面平均应力降低了19.857 MPa,端面平均形变量减小了0.055 μm。数值模拟结果表明,该方法对缓解金刚石激光的热效应,实现金刚石拉曼激光器输出功率的进一步提升和高光束质量激光输出具有重要指导意义。
金刚石 拉曼激光器 高功率 热效应 数值仿真 热沉 diamond Raman laser high power thermal effect numerical simulation heat sink 
应用光学
2023, 44(6): 1201
作者单位
摘要
1 上海电力大学 电子与信息工程学院, 上海 200090
2 深圳锐越微技术有限公司, 广东 深圳 518172
无结纳米管场效应晶体管(JLNT-FET)和反转模式纳米管场效应晶体管(IMNT-FET)因具有较好的驱动能力和对短沟道效应 (SCE) 卓越的抑制能力而被关注, 自热效应 (SHE)作为影响其电热性能的关键问题而被广泛研究。文章基于TCAD数值仿真, 通过对环境温度(TA)、接触热阻(Rtc)以及侧墙长度(LS)对体传导的JLNT-FET和表面传导的IMNT-FET的最大晶格温度(TLmax)、最大载流子温度(TCmax)、漏极电流(IDS)和栅极泄漏电流(IG)等器件参数影响的分析, 对比研究了JLNT-FET和IMNT-FET中传导机制对电热特性的影响。结果表明, 较高的TA、较大的Rtc及较小的LS, 都会加剧器件的声子散射, 导致严重的SHE。同时, 由于传导机制的差异, 体传导受界面散射和声子散射影响较小, JLNT-FET具有更好的电热特性。
无结纳米管场效应晶体管 反转模式纳米管场效应晶体管 电热特性 热效应 热载流子注入 junctionless nanotube FET inversion-mode nanotube FET electrothermal self-heating effect hot carrier injection 
微电子学
2023, 53(5): 910
作者单位
摘要
桂林电子科技大学 机电工程学院, 桂林 541004
为了探究水束导引高功率激光的热损失问题, 调控水导高功率激光中水-光束耦合的热稳定性, 保证激光能量有效地传输至工件表面, 采用有限元方法建立水-光束耦合的数值模型, 利用射线追踪模拟不同入射激光功率、射流流速和直径时的水射流温度分布, 并通过实验数据验证模型的有效性, 对比了相同功率下连续激光与脉冲激光的温度分布。结果表明, 水射流的温度随着水-光束耦合长度增加而升高, 当入射激光功率增大、耦合腔压力降低以及射流直径减小时, 都会导致射流的温度升高, 严重影响射流的稳定性;由于水射流的冷却作用, 平均功率300 W的脉冲激光相较于连续激光, 温度相差约5 ℃。此研究结果为控制水导高功率激光中水-光束耦合的热效应、提高激光能量的传输效率提供了一定的参考。
激光技术 水导高功率激光 射线追踪 热效应 传输效率 laser technique water-jet guided high-power laser ray tracing thermal effect transmission efficiency 
激光技术
2023, 47(5): 672
作者单位
摘要
浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
激光耦合隧道结器件是国际前沿研究热点,伴随产生的电磁场局域增强或光整流等效应在等离激元光镊、单分子成像、单光子光源等领域有着重要的应用价值。为了解隧道结中的光电相互作用和特性,首先利用反馈电沉积制备获得了固态隧道结纳米器件,然后测定了激光功率、偏置电压、偏振方向和调制频率与光电流的关系,并结合有限元法和时域有限差分方法进行理论仿真,讨论了器件中光电流的组分及相关效应。结果表明,器件局部热膨胀效应、热伏效应和热载流子效应为光电流产生的主要原因,而光整流效应因受限于激光峰值功率,其结果并不显著。这些发现可为固态隧道结器件中的光学调控以及在纳米尺度上研究激光调制电子隧穿过程提供参考。
光学器件 隧道结纳米器件 光电流 热效应 光整流效应 等离激元效应 
中国激光
2023, 50(23): 2313001
孙静玮 1,2,3余洋 1,2,3王凯鑫 1,2,3高春清 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院,北京 100081
2 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
3 信息光子技术工业与信息化部重点实验室,北京 100081
设计研制了波长为1 064 nm的半导体激光器泵浦单频Nd∶YAG激光振荡及功率放大系统。仿真分析了激光晶体的端面温度分布,采用低掺杂浓度激光晶体和端面键合方式有效改善了晶体棒的端面热效应。激光振荡级采用环形腔内插入法拉第旋光器、偏振片、半波片和声光Q开关的方式,在重复频率25 Hz下获得了能量2.18 mJ、脉冲宽度63.2 ns的单向单频脉冲激光输出。经过一级放大后,最终获得了能量15.85 mJ、脉冲宽度62.7 ns的单频脉冲激光输出。
Nd∶YAG晶体 单频激光 全固态环形激光器 振荡-放大系统 晶体热效应 Nd∶YAG crystals Single-frequency lasers All-solid-state ring lasers Oscillation-amplification systems Crystal thermal effects 
光子学报
2023, 52(9): 0914003
王坤 1,2谭博文 1,2陈义夫 3,4,5王雨雷 3,4[ ... ]吕志伟 3,4,*
作者单位
摘要
1 河北工业大学 能源与环境工程学院,天津 300401
2 河北省热科学与能源清洁利用技术重点实验室,天津 300401
3 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
4 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
5 哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150009
受激布里渊散射相位共轭镜(SBS-PCM)因能实时补偿静态和动态波前畸变、提高光束质量,在激光领域受到广泛关注,但仍存在高功率泵浦下引发损伤和输出光束质量下降的问题。液体增益介质具有高增益、高抗损伤阈值和尺寸拓展性强的特点,目前是高能高功率激光领域最广泛应用的SBS介质,但随着注入功率的提升,热效应引发的液体介质热对流会导致反射Stokes光中出现波前畸变,降低了其光束质量补偿效果。文中发展了高功率泵浦下介质池内热对流的数值模型,定量分析了热对流强度随相互作用时间的变化规律,着重探讨了泵浦光重复频率对热对流强度分布的影响,并结合热对流强度解释了光斑畸变程度。研究结果表明:泵浦光注入初期,热对流强度在达到极值后小幅下降最后趋于稳定;泵浦光重复频率是影响热对流强度的重要因素,热对流强度与重复频率呈正相关;随着热对流强度的增强,光斑偏移程度逐渐增大。文中从液体介质流动性角度分析了泵浦光重复频率与介质热对流的关系,对完善光热效应模型提供了新的研究方向。
受激布里渊散射 相位共轭镜 热对流 热效应 二次流 stimulated Brillouin scattering (SBS) phase conjugate mirror thermal convection thermal effect secondary flow 
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230415
孙佳宁 1,2王雨雷 1,2张雨 1,2齐瑶瑶 1,2[ ... ]吕志伟 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
为了减弱激光二极管端面泵浦固体激光器热效应的影响,提高激光谐振腔稳定性及改善激光器的输出特性,以激光二极管端面泵浦Er:Yb:glass/Co:MALO晶体为研究对象,采用有限元分析方法,并根据热传导理论对其进行多物理场耦合热效应分析,系统分析了非键合和键合晶体、泵浦中心波长、功率以及束腰半径对激光晶体的温度场、热应力场以及形变量的影响。结果表明:键合晶体中Co:MALO晶体不仅起到了被动调Q的作用,还起到了热沉的效果,可以有效改善晶体内部的温度分布、热应力和形变量。中心波长为940 nm的泵浦对晶体的穿透性远高于976 nm,采用940 nm的泵浦可以改善晶体的最高温度,但976 nm泵浦结构是扩散键合较安全的结构。由于增大泵浦功率会导致晶体单位面积功率密度分布的增加,热效应也会加剧,泵浦功率增大100 mW对应温度增加9 K,热应力增加1.5 MPa,热形变增加0.5 μm。减小泵浦光束半径也会导致热效应的增加,但影响相较于功率不明显。理论分析结果可为激光二极管端面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃1.5 μm固体激光器减小热效应的合理优化设计提供数据理论支持。
LD端面泵浦 Er:Yb:glass/Co:MALO 调Q激光器 热效应 热应力 LD end-pumped Er:Yb:glass/Co:MALO Q-switched laser thermal effect thermal stress 
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230349
冯丹洋 1,2,3肖熠程 1,2,3刘遵峰 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 南开大学药物化学生物学国家重点实验室,天津 300071
2 南开大学化学学院高分子化学研究所,天津 300071
3 南开大学功能高分子材料教育部重点实验室,天津 300071
弹热制冷是一种新型制冷技术,具有解决目前传统制冷剂制冷和蒸汽压缩制冷技术所存在的大部分问题的巨大应用潜力,被认为是最具发展前景的制冷技术之一。它具有环保、高效、节能的优点,在成本、制冷量和效率及可行性等方面具有可观的优势。但弹热器件在形变过程中占用空间大、材料使用寿命低,在实际应用中仍然需要不断改进,因此,实现更加高效环保的固态制冷技术依旧是一个巨大的挑战。本综述归纳整理了弹热材料的原理、种类和器件设计。首先介绍弹热效应的基本原理和表征方法;其次,归纳以镍钛基、铜基、铁基、铁磁体形状记忆合金以及弹性聚合物作为弹热材料实现固态制冷的研究进展和需要解决的问题;最后,对目前研制出的弹热制冷装置进行了归纳分析和讨论。
材料 聚合物 热效应 固态制冷 形状记忆合金 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316014

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!