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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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    双梯形多模干涉耦合器用于提高半导体激光器电光效率

    宫梓傲虞顺超邹永刚徐英添...
    100-108页
    查看更多>>摘要：设计并制作了一种含有双梯形多模干涉(DT-MMI)耦合器结构的有源MMI半导体激光器(DTM-LD).基于双梯形MMI多模波导的自映像分布重构效应,该激光器在保持与传统矩形有源MMI激光器(MMI-LD)相同有源区面积的同时,具有更短的器件腔长,有利于器件电光转换效率的提升.实验制得了双梯形底宽为15 μm、腰宽为30 μm的DTM-LD器件.在保持有源面积约为3.33×104 μm2的情况下,该激光器件的腔长相比于MMI-LD减小了4.2％.在注入电流为1 A的情况下,DTM-LD的电光转换效率由14.5％提升至16.3％,相对提升了 12.4百分点,同时其最高输出功率由355 mW小幅提升至360 mW.当MMI多模波导的宽度减小0.5 μm时,相比于MMI-LD,DTM-LD的输出功率损耗由51 mW减小至40 mW,降低了 21.6％,这表明DTM-LD具有较低的制造误差敏感性.

    半导体激光器MMI耦合器双梯形电光转换效率

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    基于高阶边带注入法布里-珀罗激光器的多路线性扫频光源

    王文轩廉安李连艳张云山...
    109-117页
    查看更多>>摘要：基于高阶边带调制和光注入法布里-珀罗(F-P)激光器的波长选择性放大理论,设计并实现了一种具有较宽扫频范围和较窄线宽特性的多路线性扫频光源(SOS).由窄线宽激光器阵列产生的多个光波经过线性扫频电信号调制后,产生多路高阶边带扫频光信号.利用同步电流补偿,将光信号注入并锁定F-P激光器的多个纵模,经放大边带信号后能获得多路线性扫频光源.实验使用了 4个窄线宽激光器,将光信号注入F-P激光器锁定三阶边带,可以同时产生4路线性扫频光源,其扫频范围和扫频速率比一阶边带数值提高了 3倍,分别为39.8～44.2 GHz和9.28 THz/s,实现线性度超过99.9992％和线宽低于1 kHz.所提结构可以应用于调频连续波(FMCW)激光雷达和光频域反射(OFDR)分布式光纤传感.

    法布里-珀罗激光器光电器件线性扫频高阶调制光注入

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    主被动双调Q内腔MgO∶PPLN中红外光参量振荡器

    吴淼鑫金小萍姚晓岱刘航...
    118-126页
    查看更多>>摘要：3～5 μm波段的窄脉冲高峰值功率的中红外激光在激光雷达、大气环境检测等领域中的实际应用具有重要的研究价值.报道了 一种基于声光Q开关和Cr4+∶YAG可饱和吸收体的双调Q泵浦的内腔MgO∶PPLN晶体3.8μm光参量振荡器(OPO).开展了声光调Q激光器和双调Q激光器泵浦的两种内腔光参量振荡器(IOPO)的实验,当泵浦功率为18.41 W、重复频率为40 kHz时,声光调Q的IOPO输出了脉冲宽度为9.50 ns、峰值功率为1.29 kW的3.8 μm闲频光.当泵浦功率为18.41 W,重复频率为40 kHz,插入的Cr4+∶YAG被动Q晶体的小信号透过率为92.67％时,双调Q的IOPO输出了脉冲宽度为6.43 ns、峰值功率为1.48 kW的3.8μm闲频光.实验表明,相较于声光调Q,双调Q内腔OPO输出的闲频光脉冲宽度压缩了 32.3％,峰值功率提升了 14.7％.同时闲频光的光束质量得到了改善,其横向光束质量因子(M2x)和纵向光束质量因子(M2y)分别为1.98和2.05.研究结果为窄脉冲宽度、高峰值功率的高质量中红外光源的研发提供了参考.

    中红外激光声光调Q双调QMgO∶PPLN晶体光参量振荡器

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    基于365nm LED泵浦的膦氧铒配合物掺杂的有机光波导放大器

    何岩满意史晓武何清勇...
    127-133页
    查看更多>>摘要：以膦氧基配体4,6-双(二苯基磷酰基)二苯并呋喃(DBFDPO)和β-二酮类配体二苯并四噻吩并苯(DBTTA)分别为中性和阴离子配体,合成了铒配合物Er(DBTTA)3(DBFDPO),并将其掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,制备了基于倏逝波放大原理的有机掺铒光波导放大器.采用一个功率为462 mW的365 nm发光二极管(LED)替代976 nm或1480 nm半导体激光器作为泵浦源,在长为0.9 cm、截面尺寸为4μm×4μm的通道波导中,实现了1550 nm波长处7.4dB/cm的相对增益.利用廉价方便的LED泵浦实现了光波导放大器在光通信C波段的光增益,器件的商用化成本有望降低.

    有机光波导放大器铒配合物1550nm增益

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    基于激光超声的轨道钢表面裂纹双侧扫描检测

    冯沐祺徐启明战宇刘常升...
    134-143页
    查看更多>>摘要：为实现轨道钢表面裂纹的快速原位定位定量检测,提出基于激光超声技术的双侧扫描成像方法.在裂纹两侧进行了激光超声线扫描检测,采用小波包变换的方法对波形数据进行了降噪处理,对降噪后的数据进行B扫描成像处理,并对整体裂纹进行了成像.针对线扫描成像法检测裂纹长度误差较大的问题,提出了绘制扫查位置-最大幅值差图的方法以确定裂纹的起始和终止位置,从而实现裂纹长度信息的获取,提高裂纹长度检测的精度.结果表明,双侧扫描成像法可直观地得到裂纹的位置、长度和宽度信息.其中,该方法检测裂纹位置的相对误差不超过0.83％,检测裂纹宽度的相对误差为1.56％,检测裂纹长度的相对误差为8％.绘制扫查位置-最大幅值差图的方法检测裂纹长度的相对误差不超过4％,明显高于双侧扫描成像法.所提方法在金属表面裂纹的快速成像检测方面具有可行性,且为激光超声检测裂纹长度提供了更精确的数据处理方案.

    测量激光超声缺陷检测B扫描小波包降噪

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    金属内部微小缺陷的多通道光纤干涉激光超声无损检测

    班瑞张日丰陶智勇樊亚仙...
    144-152页
    查看更多>>摘要：金属材料在科学仪器和现代工业设备中有着广泛使用,而在加工、制作以及长期使用的过程中,其内部可能会因腐蚀等因素而出现孔洞等微小缺陷,这些缺陷会导致产品质量下降,并增加潜在的安全隐患,因此微小缺陷的精准检测尤为关键.提出了一种基于多通道光纤干涉传感的激光超声微小缺陷高分辨检测方法.利用多通道光纤斐索干涉仪在较小的尺度内同时获得多点信息,通过对同一时刻的多点信号的传播特性和频率特性进行处理和分析,不需要扫描即可对样品内部的弹性波速进行快速检测,并实现了金属内部半径为2 mm的圆孔缺陷的高精度定位及圆孔边界形貌的描绘,检测结果与其实际轮廓、尺寸和位置高度吻合,验证了该检测方式的可行性.这种多通道光纤干涉激光超声检测方法可用于微小缺陷的高灵敏度、高分辨率无损检测,为金属内部微小缺陷的无损检测提供了具有很高实用价值的新方法.

    激光超声多通道测量回波定位弹性表面波

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    四路激光在合肥先进光源预准直及其布局优化

    丁婷王巍李笑徐蒋林...
    153-161页
    查看更多>>摘要：为提高磁铁单元预准直精度和工作效率,基于合肥先进光源设计了一套四路激光系统进行磁铁预准直.由于在实际布设四路激光系统时难以满足设计的角度和距离要求,针对影响四路激光布局精度的因素,着重分析了角度和距离对布局精度的影响规律,采用拟合误差指标和USMN(Unified spatial metrology network)权重分配优化平差方法进行四路激光系统的布局优化.通过优化USMN功能参数降低角度权重来提高磁铁单元预准直精度和工作效率;在定量分析粒子束的位置时,相比于其他指标,拟合误差比PDOP(Position dilution of precision)更能反映横向精度的变化,在粒子加速器准直测量领域更具优势.根据布局优化结果分析,直角正三棱锥为最佳布局,该布局的磁铁单元横向精度为7.5μm,满足合肥先进光源对磁铁单元预准直精度为10μm的要求.布局的角度会影响误差分布,且不同方向上的距离对精度的敏感程度有差异.所提设计对于四路激光系统实际布设具有一定的指导意义.

    合肥先进光源四路激光空间联合精密控制网拟合误差布局

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    基于超大口径古希腊梯子膜光子筛的单次径向剪切干涉波前传感

    张军勇林健张秀平杨亚玲...
    162-171页
    查看更多>>摘要：大口径光学元件被广泛应用于各类大型光学系统,现有的商业波前传感器难以满足大口径光学元件的实时在线动态测量需求.针对这一问题,提出了基于超大口径古希腊梯子膜光子筛的单次径向剪切干涉波前传感技术.超大口径古希腊梯子膜光子筛具有同时生成缩小波面和扩大波面的轴上分束功能,可单片实现剪切比可调的径向剪切干涉,且镂空的膜结构易大口径加工、可克服本底像差.不同于传统的共焦径向剪切干涉,非共焦径向剪切干涉被球面波载频,对小波像差的干涉具有放大作用.实验验证了上述方案的可行性,为大型激光装置的米级光学元件以及十米级太空望远镜的单次波前传感提供了新选项.

    测量波前传感干涉测量衍射光学元件光学编码

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    大连先进光源驱动激光纵向平顶整形及其束流动力学模拟分析

    高清华李馨萌张百超杨栋元...
    172-181页
    查看更多>>摘要：驱动激光纵向整形是一种通过降低电子束发射度从而提升自由电子激光亮度的有效方法.目前处于预研阶段的大连先进光源(DALS)是最高重复频率为1MHz的自由电子激光用户装置,其驱动激光采用掺镱光纤激光器的四倍频输出波长为257.5 nm的紫外光.通过脉冲堆积的方法对驱动激光实施纵向整形,获得了顶部宽度约42 ps,上升沿下降沿均约为2ps的纵向平顶分布.基于正在建设中的DALS注入器,在不同驱动激光分布条件下进行了束流动力学模拟,结果表明相对于高斯分布的驱动激光,实验测得的平顶分布能够将电子束发射度降低20％.该结果有力支撑了 DALS高亮度注入器的建设,也为未来提升DALS的出光亮度开拓了更大空间.

    激光技术自由电子激光大连先进光源驱动激光脉冲整形发射度

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    基于注入锁定载波恢复的同源相干光传输技术

    李琨章明明李伟昊周紫文...
    182-190页
    查看更多>>摘要：为了解决传统异源相干探测方案成本较高、数字信号处理算法复杂的问题,同源自零差相干探测方案被视为较有潜力的解决方案之一.同源自零差相干探测系统在信号传输的同时也传输一个同源的直流导频光,作为本振(LO).但是该方案中本振光在链路中传输存在功率损耗的问题,降低了相干接收灵敏度,限制了传输距离.利用光注入锁定(OIL)则能够在保持频率与相位锁定的同时,有效提高接收端LO光功率,从而解决功率衰落问题.然而链路中偏振态(SOP)的随机变化可能导致OIL长时间处于0功率注入并影响其锁定状态稳定性.在OIL之前引入主动偏振加扰,能够避免潜在的长时间注入光功率过低的情况发生,因此抵抗了偏振衰落.通过理论与仿真研究,揭示了主动偏振加扰对OIL系统锁定/失锁特性的影响,拟合了主动偏振加扰频率与OIL最小失锁阈值功率之间的关系,并开展了大容量的同源自零差相干探测系统传输实验验证.结果表明,OIL能为LO在窄带宽内提供高增益,显著提高信噪比,且外加主动偏振加扰能使OIL系统更容易锁定,在同源自零差相干探测系统中能保持较高灵敏度的相干探测效果.这种方案能有效抵抗光传输过程中的各种衰落,对于偏振衰落问题提供了一种可以解决的方案.

    光注入锁定主动偏振加扰抗衰落同源自零差相干探测系统

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