1 苏州大学光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006
3 教育部现代光学技术重点实验室，江苏 苏州 215006
4 度亘核芯光电技术（苏州）有限公司，江苏 苏州 215000
采用反射式体布拉格光栅（VBG）实现半导体激光锁频是激光技术应用中的关键技术之一，进一步压窄半导体激光的输出光谱线宽、提高外腔效率是研究重点。采用微通道水冷半导体激光模块，利用衍射效率为18%的VBG构建激光外腔，分析了前端面反射率分别为0.02%、0.20%、0.40%时的输出光谱与外腔效率。研究结果表明，半导体激光前端面反射率的降低能够进一步优化半导体激光器的输出光谱，提高外腔效率，压窄输出光谱线宽，实现大驱动电流范围的激光锁频。对于前端面反射率为0.02%的半导体激光器，激光输出中心波长锁定在779.8 nm处，光谱线宽压缩至0.08 nm，温漂系数为6.25 pm·℃-1，电流漂移系数为0.9 pm·A-1，外腔效率达到106%，连续输出功率达到127 W。
激光器 波长稳定 线宽窄化 外腔反馈 体布拉格光栅 中国激光
2023, 50(23): 2301003
1 苏州大学光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
2 苏州大学苏州纳米科技协同创新中心，江苏 苏州 215006
3 江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006
4 苏州大学教育部现代光学技术重点实验室，江苏 苏州 215006
5 奥徒（上海）激光技术有限公司，江苏 苏州 215123
通过改变飞秒激光的能量密度和扫描次数，分别采用90°和60°两种激光交叉线扫描方式，在钛合金表面制备了一系列方形和菱形微结构，系统地研究了飞秒激光参数对表面形貌和润湿性的影响。利用 X射线光电子能谱测量分析了激光织构前后的表面化学成分变化。结果表明：表面结构的轮廓形貌更加依赖于激光的能量密度，而扫描次数主要影响结构的特征尺寸。不同的飞秒激光参数下获得的织构钛合金表面表现出不同程度的亲水性提升。较高的激光能量密度和扫描次数有利于增大钛合金表面的粗糙度，同时导致大量的金属氧化物富集，从而促进了液滴的浸润。
激光技术 飞秒激光 表面织构 钛合金 亲水性 中国激光
2023, 50(16): 1602208
1 苏州大学光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006
3 江苏省苏州大学现代光学技术教育部重点实验室，江苏 苏州 215006
4 奥徒（上海）激光技术有限公司，江苏 苏州 215123
利用飞秒激光脉冲开展了零热膨胀系数Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）透明微晶玻璃的非光学接触式焊接研究，分析了不同能量飞秒激光焊接LAS透明微晶玻璃的焊缝形貌和剪切强度，并对焊接后LAS透明微晶玻璃的透过率进行了测量。在激光脉冲宽度为300 fs、波长为1030 nm、单脉冲能量为3.0 μJ时，焊接后LAS透明微晶玻璃的剪切强度高达23.51 MPa，光学透过率相对于原始LAS透明微晶玻璃下降了5%。随着单脉冲能量的增加，LAS透明微晶玻璃的光学透过率发生不同程度的下降，改性区域逐渐远离焦点，向激光源方向移动，使得分界面处的焊缝宽度先增大至10.7 μm而后逐渐减小。X射线衍射分析结果表明，在该激光参数下实现了LAS透明微晶玻璃焊接而未产生新的晶相。
激光技术 飞秒激光 透明微晶玻璃 玻璃焊接 单脉冲能量 非光学接触 中国激光
2023, 50(16): 1602104
1 武汉凌云光电科技有限责任公司，湖北 武汉 430205
2 江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212013
3 苏州大学光电信息科学与工程学院，江苏 苏州 215006
由于纯铜材料吸收的波长依赖性以及对红外激光吸收的温度依赖性和高导热性，1 μm 红外激光的纯铜焊接常常会出现焊接效果不稳定的问题，同时伴随着飞溅、孔洞等焊接质量问题。纯铜材料对激光的吸收具有很强的波长依赖性，在短波段的吸收显著增加，因此绿光和蓝光激光也被用来进行铜的焊接，并取得不错的焊接效果；然而，蓝、绿激光的高成本严重制约了其在精细微焊接中的应用。考虑到成本和焊接效果的平衡，本研究团队使用100 W/450 nm蓝色半导体连续激光辅助120 W/1.07 μm MOPA红外光纤纳秒激光对纯铜薄片进行点焊实验，蓝光的主要作用是焊前预热和焊后保温。实验结果表明：与单纯的红外MOPA激光焊接相比，蓝光辅助红外MOPA激光焊接焊点的表面形貌、拉力、飞溅以及孔洞等都有明显改善。
激光技术 纯铜片 激光点焊 蓝激光 MOPA光纤激光 双波长 中国激光
2022, 49(16): 1602008
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
3 Lingyun Photoelectronic System, Co., Ltd., Wuhan 430205, China
4 School of Optoelectronic Science and Engineering, Soochow University, Suzhou 215006, China
Copper welding with an infrared (IR) Gaussian laser beam usually shows obvious instability, spatters, and worse surface morphology due to the Gaussian distribution, temperature-dependent IR absorption, and high thermal conductivity in copper. In this paper, the IR quasi-continuous-wave Gaussian beam was converted into a vortex ring beam with a phase-plate and then applied to the micro-spot-welding of copper sheets. The welding with the vortex beam demonstrated a significantly improved welding performance, smoother surface morphology, and higher welding stability. Besides, no spatters appeared in the welding process.
Gaussian beam vortex beam micro-spot-welding copper sheets IR fiber laser Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041404
1 江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏省先进激光材料与器件重点实验室, 江苏 徐州 221116
2 苏州大学光电科学与工程学院, 苏州纳米科技协同创新中心, 江苏 苏州215006
3 江苏省先进光学制造技术重点实验室和教育部现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州215006
用超短脉冲抽运高非线性硫系玻璃光波导是产生宽带中红外超连续谱的重要途径,超连续谱的输出平均功率主要受材料激光损伤阈值(LDT)的限制。为了阐明硫系玻璃的LDT与玻璃化学组成的关系,以及不同重复频率超短脉冲辐照下对应的损伤机理,以脉冲宽度为216 fs、中心波长为1030 nm、重复频率为1~1000 kHz的激光为辐照源,对Ge-Sb-S硫系玻璃进行激光辐照,研究了玻璃的激光损伤特性。结果表明:玻璃的LDT随辐照源重复频率的增大而减小;具有较高平均键能的玻璃表现出了较高的LDT,化学计量配比的玻璃具有最优的抗激光损伤性能;当辐照脉冲的重复频率在10 kHz以下时,损伤主要由雪崩电离引起;相比之下,当辐照脉冲的重复频率超过10 kHz时,热积累变得显著,会促进玻璃的损伤。
材料 硫系玻璃 激光损伤 超连续谱 光学学报
2019, 39(10): 1016001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optoelectronic Science and Engineering, Soochow University, Suzhou 215006, China
2 Jiangsu Provincial Key Laboratory of Advanced Optical Manufacturing Technologies and Key Laboratory of Modern Optical Technologies of the Ministry of Education, Suzhou 215006, China
3 Collaborative Innovation Center of Suzhou Nano Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China
The two-dimensional angular filter based on volume Bragg gratings in photothermorefractive glass for a nanosecond (ns) laser pulse is demonstrated. The experimental results show that the near-field beam quality of the laser pulse was effectively improved. The near-field modulation and contrast ratio were improved by 1.75 and 4.48 times, respectively. The power spectral density curves showed that the spatial frequencies more than 0.9 mm 1 in the x direction and 1.2 mm 1 in the y direction were effectively suppressed.
050.7330 Volume gratings Chinese Optics Letters
2019, 17(4): 040501
Author Affiliations
Abstract
1 College of Physics, Optoelectronics and Energy, Soochow University, Suzhou 215006, China
2 Key Lab of Advanced Optical Manufacturing Technologies of Jiangsu Province and Key Lab of Modern Optical Technologies of Education Ministry of China, Suzhou 215006, China
3 Collaborative Innovation Center of Suzhou Nano Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China
A method for beam diffraction sidelobe suppression based on the combination of volume Bragg gratings (VBGs) with different thicknesses or periods for angular filtering is proposed and performed. Simulated and experimental results show that the beam diffraction sidelobe is reduced from 12% to less than 1% with the non-sidelobe angular filter. The non-sidelobe angular filtering based on VBGs with thicknesses of 2.5 and 2.9 mm is simulated and demonstrated. The near-field distribution of filtered beams through the non-sidelobe angular filter is obviously smoother than that of the single VBG. The near-field modulation and contrast ratio (C) of filtered beams are found to be improved 1.17 and 1.66 times that of the single VBG. The far-field C of the filtered beam is improved to about 100∶1 and the power spectral density analysis shows that the cutoff frequency of the angular filter is greatly optimized with the VBG combination.
050.0050 Diffraction and gratings 090.0090 Holography Chinese Optics Letters
2016, 14(6): 060502
1 苏州大学现代光学技术研究所, 江苏 苏州 215006
2 苏州科技学院数理学院, 江苏 苏州 215009
针对美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室所提出的四柱透镜结构的线聚焦型空间滤波器(线型滤波器)，根据瑞利-索末菲衍射积分和利用Matlab 软件对光束在线型滤波器中的传输进行了理论模拟研究，得到了线型滤波器的像传递模式并对其空间滤波功能进行了对比研究。与传统的针孔滤波器不同，线型滤波器的系统前后焦面并不只与透镜焦距有关，还与柱面镜在x 和y 方向错开的距离相关，其优点是能将高功率激光装置中的远场强度降低约3个数量级，从而大大减小滤波器规模，但同时也带来一个不足之处，即线型滤波器只能在1 倍口径匹配条件下满足严格的像传递功能。在1倍口径匹配条件下，线型滤波器的空间滤波功能与传统针孔滤波器也是一致的。
激光光学 空间滤波 针孔 线聚焦 像传递
邱彪 1,2,3,*张翔 1,2,3封建胜 1,2,3高帆 1,2,3[ ... ]袁孝 1,2,3
1 苏州大学 现代光学技术研究所
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室
3 教育部/江苏省现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006
利用Kogelnik耦合波理论对超短脉冲激光经透射型体Bragg光栅的时域衍射特性进行了研究, 讨论了透射型体Bragg光栅的群延迟色散和光栅结构参数之间的关系, 分析了群延迟色散和频谱剪切对衍射脉冲时域强度分布的影响.结果表明: 当入射超短脉冲脉宽为100 fs时, 经透射型体Bragg光栅衍射后的脉冲展宽主要源自光栅对入射脉冲的频谱剪切, 当入射超短脉冲脉宽为10 fs时, 衍射脉冲的展宽量不仅受频谱剪切的影响, 而且与光栅的群延迟色散密切相关.
透射型体Bragg光栅 超短脉冲激光 耦合波理论 群延迟色散 衍射光强 Transmitting volume Bragg grating Ultrashort pulse laser Coupled-wave theory Group delay dispersion Diffraction intensity 光子学报
2014, 43(12): 1214003
