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中国激光
中国激光

周炳琨

月刊

0258-7025

cjl@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号 上海800-211邮政信箱

中国激光/Journal Chinese Journal of LasersCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。涉及领域包括激光器件、新型激光器、非成性光学、激光在材料中的应用、激光及光纤技术在医学中的使用，锁模超短脉冲技术、精密光谱学、强光物理、量子光学、全息技术及光信息处理。
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    单锥形掺镱光纤在纳秒脉冲放大器中的激光性能

    刘韦志王晓亮林贤峰张志伦...
    1-8页
    查看更多>>摘要：为了抑制高平均功率、高单脉冲能量纳秒脉冲激光放大器中的受激拉曼散射效应与光束质量退化，制备了纤芯直径为31～62μm、内包层直径为250～500μm的单锥形掺镱光纤。基于自行研制的单锥形掺镱光纤搭建了全光纤结构的纳秒脉冲激光放大器，在重复频率为100 kHz的条件下，实现了平均功率为832 W、单脉冲能量为8。32 mJ、峰值功率为24。8 kW的纳秒脉冲激光输出。在相近输出功率下，与纤芯/内包层直径为50 μm/400μm的均匀光纤相比，单锥形掺镱光纤将受激拉曼散射效应出现的阈值功率提升了约31％，光束质量因子由约4。8减小至约3。5。实验验证了单锥形掺镱光纤对受激拉曼散射效应与光束质量退化的抑制效果。

    单锥形光纤纳秒脉冲激光受激拉曼散射效应光束质量

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    蓝光弱吸收泵浦的Pr3+∶YLF红光激光器性能研究

    江泽茜李丙轩廖文斌张戈...
    9-14页
    查看更多>>摘要：报道了基于蓝光半导体泵浦的掺镨氟化钇锂(Pr3+∶YLF)红光640 nm激光器，对泵浦方式、热效应等因素引入的影响进行了分析与讨论。为缓解热效应对激光器输出功率性能的影响，采取弱吸收泵浦方式，泵浦中心波长为449。3 nm，对应激光器中Pr3+∶YLF晶体的弱吸收峰。为研究热透镜和泵浦光束等对输出性能的影响，实验中采用不同耦合透镜组改变泵浦光束，对不同耦合比下的热透镜效应及泵浦光束与晶体的匹配程度等进行了研究，最终获得了最大输出功率为2。46 W、斜效率为36。8％的Pr3+∶YLF红光激光器。

    激光器红色激光Pr3+∶YLF晶体弱吸收泵浦热效应

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    基于光热反射的高功率半导体激光器输出腔面温度研究方法

    徐梓棒苗新莲刘育衔兰宇...
    15-23页
    查看更多>>摘要：半导体激光器输出腔面温度过高是导致腔面失效的关键因素，该温度直接决定了激光器的最高输出功率和可靠性。由于半导体激光器输出腔面尺寸在微米量级，故温度测量系统需要具有亚微米量级的空间分辨率，以获取输出腔面处的温度分布信息。采用光热反射成像技术建立了空间分辨率优于0。5 μm的温度测量系统，开展了半导体激光器输出腔面的测温研究。结果表明，半导体激光器输出腔面温度沿慢轴方向的分布极不均匀;在10 A驱动电流下，条宽为100 μm的975 nm高功率半导体激光器输出腔面外延层不同位置处的最大温差超过7 ℃，且输出腔面处量子阱层的最高温度(55 ℃)比结温(44。9 ℃)高10。1℃。研究结果有助于精确测量半导体激光器输出腔面的温度分布，对高功率半导体激光器的设计、测试、光学灾变损伤和失效分析等具有重要意义。

    激光器半导体激光器光热反射腔面温度灾变性光学镜面损伤

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    基于双光斑的深度学习波前复原及校正

    许元斋唐秋艳王小军郭亚丁...
    24-33页
    查看更多>>摘要：探索了深度学习算法求解光强反演波前的非线性映射，实现了基于深度学习的波前探测(DLWFS)在自适应光学波前校正中的应用。采用聚焦和离焦双光斑反演波前，既简化了探测器结构，又减小了探测器体积。由于光强反演波前的过程在物理上不存在显式解，因此可以利用深度学习模型cGAN，通过类似图像处理的方式，建立光强-相位的非线性映射，将光斑的强度分布反演为波前分布，最终使波前校正系统配备较为紧凑的波前探测器。训练数据集通过物理衍射仿真获得，模型在测试集上的波前复原的最小残差RMS＜0。3 μm。在实验中，DLWFS与参考哈特曼波前探测器波前的残差RMS在0。0965～0。1531 μm之间。在自适应光学波前校正实验中，将DLWFS作为自适应光学闭环校正过程中的波前探测器，验证了 DLWFS的实用效果，光束质量因子从10。83校正至3。61。此外，还讨论了 DLWFS的参数敏感性。

    自适应光学波前复原深度学习光束质量

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    高功率衬底转移VCSEL阵列失效分析与早期筛选

    周泉材李阳袁崇献范鑫烨...
    34-43页
    查看更多>>摘要：高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列在激光医疗和激光传感等领域有着广泛应用，不同的应用场景对高功率VCSEL阵列的可靠性、成本、功率密度等也有着相应的要求。本文针对长脉冲应用场景的5mm×5mm大尺寸高功率808 nm VCSEL阵列器件，开展了可靠性研究，并探讨了衬底转移、封装等因素对器件带来的影响。可靠性实验在电流为50 A、脉宽为30 ms、频率为10 Hz的注入水平下进行，利用共聚焦显微镜、X射线透视仪、电荷耦合器件(CCD)显微镜等进行数据收集。实验结果表明，对于衬底转移的大尺寸高功率808 nm器件，表面不规律凸起、焊接空洞、暗点数量等均会导致器件早期失效，尤其是20μm以上的不规律凸起高度、15％以上的不规律凸起面积、单个空洞比大于1。5％的焊接空洞和1％以上的暗点数量会直接带来致命损伤。本文的可靠性失效分析结果为高功率VCSEL阵列在工业应用中的早期失效筛选提供了一种简便可靠的方法。

    垂直腔面发射激光器高功率长脉冲失效分析早期筛选

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    基于光栅光谱合束的蓝光高亮度半导体激光源

    郭林辉蒋全伟吴华玲谭昊...
    44-50页
    查看更多>>摘要：高功率高亮度蓝光半导体激光器正迅速发展为一种激光加工光源，其主要用于高反金属焊接、切割和雕刻。目前工业所用的蓝光半导体激光源在加工距离较大的一些工艺中表现出光束质量劣化和功率不足的现象，制约了光源的应用。提出外腔反馈光谱合束技术，该技术以激光自激振荡与外光反馈组合的方式输出合成光束，合成光束功率明显提高，光束质量与单元激光光束质量相当，弥补了工业加工中光束质量劣化和功率不足的缺陷。采用9个蓝光半导体激光单元，结合透射式光栅沿激光快轴方向进行光谱合束，输出功率为25。99 W，电光转换效率为21。67％，横向光束质量因子(Mx2)和纵向光束质量因子(My2)分别为2。45和14。81，亮度为56。85 MW/(cm2·sr)。

    半导体激光器蓝色激光光谱合束高光束质量高亮度

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    基于非线性调控的高功率时空锁模光纤激光器

    袁家琪李阳方振张祖兴...
    51-57页
    查看更多>>摘要：提出并研究了一种基于非线性调控的高功率时空锁模光纤激光器。在时空锁模光纤激光器中，克尔非线性导致的光束自净化效应使得分散的高阶模能量集中到基模上，有利于改善光束质量。但过高的基模功率引入了较大的非线性效应，在高泵浦功率条件下导致脉冲分裂，限制了所能得到的最大单脉冲能量。通过调控多模光纤间的熔接错位量来激发更多的高阶模，利用大错位量激发的多横模平衡光束自净化效应带来的过高非线性，从而在高泵浦功率条件下得到稳定的单脉冲输出。实验中，当错位量为8μm时，输出的最大空间光平均功率达690 mW，相应的单脉冲能量达39 nJ。时空锁模光纤激光器中的非线性调控有助于进一步理解多模光纤中的非线性，并为高功率锁模激光器提供了一个新的制备方案。

    时空锁模激光器多模光纤克尔非线性光束自净化

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    波长可调谐氮化硅外腔半导体激光器

    陈怡茗丛庆宇贾连希邱阳...
    58-65页
    查看更多>>摘要：波长可调谐外腔半导体激光器在片上全光通信和片上光子器件互连集成中发挥着至关重要的作用。采用两个半径不同的微环谐振器和两种不同结构的马赫-曾德尔干涉仪，设计了一种基于厚度为700 nm的氮化硅波导的外腔反射镜，并采用大马士革工艺制作了外腔反射镜。结合Ⅲ-Ⅴ族反射型半导体光放大器和可调谐氮化硅外腔反射镜，通过对移相器热电极电压、可调耦合器热电极电压和微环谐振器热电极电压等参数进行调节，获得了最大调谐范围为55 nm、边模抑制比超过40dB的外腔半导体激光器。

    激光器外腔半导体激光器微环谐振器马赫-曾德尔干涉仪大马士革工艺

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    一种用于超稳激光的数字控制锁频电路

    晏北飞肖锐蔡桢荻周义辰...
    66-72页
    查看更多>>摘要：超稳激光具有超高的频率稳定度和极窄线宽等优点，广泛应用于各种精密测量物理实验。为了确保不引入额外开关噪声，其频率锁定电路通常采用模拟电路实现，但是模拟控制电路存在锁定参数调节不方便、难以实现自动锁定和远程控制等方面的不足。针对这些问题，提出 一种基于数字控制的通用型模拟锁频电路。该电路可以通过数字开关实现对锁定参数的大范围调节，通过数字算法实现自动重锁，同时该电路具有USB通信功能，可以通过电脑远程调整锁频参数和实现频率锁定。利用该电路实现了激光器频率到高精细光学谐振腔的长期锁定，锁定后激光频率稳定度1s积分时间4。6×10-16，2～10s积分时间小于4。2×10-16，接近10 cm超稳腔的热噪声极限。这种长期稳定运行的超稳激光系统将有利于基于超稳激光的精密测量物理实验的开展和光钟走向应用。

    超稳激光Pound-Drever-Hall稳频数字控制锁频电路自动重锁

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    基于辅助棱镜增强回音壁模式微腔光反馈自注入锁定方案

    吴佳军钟山康松柏
    73-78页
    查看更多>>摘要：光反馈强度是微腔自注入锁定技术中实现激光线宽压窄的重要参数。设计了一种仅通过单个镀膜辅助棱镜实现晶体回音壁模式微腔(WGMR)内反馈光幅度增强的方案。实验结果显示，与腔体自身的瑞利散射相比，该方案获得的反馈光强提高了 100倍以上。将该方案应用于微腔自注入锁定激光器后，激光瞬时线宽降低至～7 Hz，锁定宽度增大到8 GHz，相对强度噪声降低到-152dBc/Hz@10MHz。该设计结构紧凑、易操控，且能与晶体WGMR实现一体化集成，为自注入锁定技术中的反馈光强度控制提供了解决方案。

    激光器自注入锁定窄线宽增强光反馈回音壁模式微腔

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