摘要：针对可调谐半导体激光器中普遍存在的输出光频率无跳模调谐范围小、扫描频率低、结构复杂等亟待解决的问题,研究了可调谐半导体激光器内部压电驱动系统的动力学特性。基于提高回转精度、降低轴心偏移量的设计目标,提出了一种多叶片并联的星型柔性机构结构。基于Lagrange方程和Duhamel积分,分别建立了压电驱动系统的运动微分方程和振动方程,在此基础上建立了柔性机构的动力学模型并对其结构参数进行了优化。最后,搭建了压电驱动系统动态特性测试平台,测试了压电驱动系统的机械响应特性以及可调谐半导体激光器的输出光可调谐范围。实验结果表明,压电驱动系统一阶固有频率为2187 Hz,柔性机构最大轴心偏移量为0.947 mm。在可调谐半导体激光器无跳模调谐性能测试中,当调谐频率为20 Hz时,实现了103.5 GHz的无跳模调谐范围。

摘要：对单片集成半导体光放大器(SOA)的取样光栅分布布拉格反射型(SGDBR)激光器的动态波长控制技术进行了研究.设计的控制系统可对SGDBR激光器的前、后光栅节和相位节提供高同步精度的快速电流切换信号,使SGDBR激光器的输出波长实现ns量级的切换.同时,对SGDBR激光器动态波长切换过程中的瞬态效应进行了实验研究,在波长切换过程中精确控制SOA节驱动电流的关断时间,可以有效屏蔽SGDBR激光器在波长切换过程中出现的中间瞬态模式,从而改善SGDBR激光器的动态性能.

摘要：本文提出一种可调谐半导体激光器输出控制的实现方案,方案采用C8051F553+MAX5112做为核心控制芯片,采用USB转I2C总线方案来实现上位机与控制系统之间的通信,底层控制系统也采用I 2 C总线与MAX5112与AD5316R进行通讯,通过AD5316R来调节TEC控制器ADN8834的输出温度,从而实现对激光器工作温度的稳定控制,通过MAX5112多路DAC的并联组合输出保证了更大的电流输出范围以及更高的控制分辨率,从而保证激光器输出波长的精准调谐。

摘要：为提高甲烷浓度的检测精度,根据红外吸收光谱检测原理,推导了气体浓度跟二次谐波与一次谐波之比的关系,并利用可调谐DFB半导体激光器设计了甲烷浓度检测传感器。通过1 kHz的正弦电流叠加到激光器的电源进行调制,使光束扫描波长为3.312μm处的吸收峰,从而在碲镉汞红外探测器上产生谐波信号。同时,利用相敏检波技术设计了微弱信号处理电路,通过前置放大、带通滤波、相敏检波、直流放大等有效抑制了信道噪声,实现了对一次和二次谐波的高精度提取。实验结果表明:设计的甲烷浓度检测传感器具有较高的测量精度和稳定度,在0%~20%的量程上,最大误差不超过0.65%,平均误差仅为0.41%,可应用于在煤矿开采和化工生产中对甲烷泄漏的监测。

摘要：可调谐半导体激光器是可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)系统的重要器件之一,激光器输出波长的稳定性直接决定系统测量的准确性和稳定性,而注入电流和工作温度是激光器输出波长的主要控制因素。设计了激光器驱动控制电路,并利用PID控制实现激光器工作温度的恒温控制,不仅能提供高精度低噪声的注入电流,而且对激光器有完备的安全保护功能。首先对注入电流和温度控制进行了短期测试分析,随后将设计的电路应用于中心波长为1512 nm的激光器,开展了测试分析,对激光器的温度、电流调谐特性进行研究,并对激光器输出波长的稳定性进行了短期和长期测试。结果发现激光器输出波长的标准偏差为0.0002,满足TDLAS系统对激光器恒流恒温控制的要求,表明该驱动控制电路实现了对半导体激光器的高精度驱动控制。

摘要：介绍了一种半导体激光器驱动系统,主要包括温度稳定控制电路、电流稳定控制电路和保护电路,给出了具体的参考电路。通过同时对激光器的工作电流及其温度进行精密控制,使得激光器能稳定工作。保护电路能在激光器工作过程中对其进行充分保护,防止激光器因误操作或其它因素发生损坏。实验表明,该驱动控制的激光器在恒温（室温）下工作80 min输出波长漂移不超过0.6 pm。外界环境温度10℃~50℃范围内,激光器输出波长漂移不超过16 pm。适用于对激光器稳定要求高的场合。

摘要：波长移相干涉仪的移相值与干涉腔长度有关,需要对其标定方可采用定步长移相算法计算相位分布。为了标定研制的斐索型波长移相干涉仪,提出一种利用干涉图直接计算定步长移相值的新算法两帧差分平均移相算法(TDA)。对该算法进行模拟仿真,验证了算法的可行性和计算精度,并进一步开展了实验研究。结果表明:运用TDA算法处理定步长移相干涉图可以获得与实际值接近的计算结果;利用TDA算法标定的波长移相干涉仪的测量面形均方根(RMS)重复性优于0.07nm(1.106λ/10000),达到了设计指标;用该干涉仪与Zygo干涉仪对相同元件进行比较测量,检测结果之差的RMS为0.742nm。

摘要：为增加可调谐激光器的波长调谐范围,提高系统的可靠性和稳定性,基于液晶的电控双折射特性,设计了一种中心波长为852 nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。分析了该结构获得宽范围波长调谐和单偏振稳定输出的物理原理,利用传输矩阵法进一步计算整个器件下不同液晶层厚度所对应的反射谱,得出不同液晶厚度和折射率下激光器的激射波长。结果表明,液晶可调谐激光器单偏振波长调谐范围达到31 nm,调谐效率大于10 nm/V。

摘要：根据煤矿安全生产监控系统对测量甲烷浓度全量程高准确度的需要,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,设计了一种全量程一体化激光甲烷传感器.采用1 653.72nm分布式反馈半导体激光器作为系统光源,单板电路实现激光器驱动、温度控制、信号调制与解调、浓度反演.为兼顾高测量准确度和大动态测量范围,系统在低浓度时利用波长调制技术进行甲烷浓度在线检测;当气体浓度大于阈值时,自动切换到直接吸收检测技术.实验结果表明,该传感器在浓度范围为0~5%内误差小于±0.06%,在浓度范围为5~100%内误差小于真值的±6%,响应时间约为15s,满足矿井实际测量需要.

摘要：微机电系统(MEMS)垂直腔面发射激光器(VCSELs)是一种特殊光源,具有低功耗、高调制速率、宽波长调谐范围、易耦合等优点,被广泛应用于激光通信领域。为提升激光器工作性能,如扩大波长调谐范围、提高偏振对比度等,需要优化内腔亚波长光栅结构参数来改善腔内光场分布以及偏振输出模式。基于等效介质理论(EMT),并结合薄膜理论设计了针对调谐范围中心波长为850nm、GaAs材料的亚波长光栅的较优周期、占空比、脊高的取值。分析了横电(TE)、横磁(TM)光,占空比与脊高对光栅透射率的影响。另外,通过系统模拟,对比了未刻蚀光栅、光栅未优化及光栅优化后的激光器波长调谐范围,结果表明:针对特定波长调谐范围及光栅材料,通过优化光栅参数可实现光栅对TE或TM光的增透,增强半导体腔和空气隙之间光场的耦合,进而扩大激光器的波长调谐范围。