1 中国科学院空天信息创新研究院光学工程研究部，北京 100094
2 中国科学院大学光电学院，北京 100049
本文报道了一种基于传导冷却端面泵浦板条（CCEPS）结合正交Porro棱镜谐振腔，采用中心波长为805.8 nm（60 ℃时）、半峰全宽为6.8 nm的泵浦源，可实现在15~70 ℃宽温度区间工作的激光器。实验上获得了脉冲能量为49.82 mJ、脉冲宽度为8.11 ns、重复频率为20 Hz的脉冲激光输出，光斑直径为2.12 mm，发散角小于2 mrad，峰值功率达到6.14 MW，输出能量不稳定度在-1.5%~+1.5%以内。实验测得的激光器输出能量随温度的变化曲线与理论计算得到的板条对泵浦光的吸收效率随温度的变化趋势具有较好的一致性。将该模型进一步优化，设置宽光谱泵浦源的中心波长为806 nm（25 ℃时），激光器的温度不敏感区间较本实验测试温度区间拓宽了将近一倍。
激光器 正交Porro棱镜谐振腔 端面泵浦板条 宽温区 高可靠性 中国激光
2023, 50(19): 1901006
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国人民解放军96035部队，吉林 吉林 132101
机载激光雷达是实现远距离大气精准监测的重要手段，CO2激光器工作谱段与部分大气污染物和化学物质吸收谱一致，是大气监测激光雷达的重要光源。面向机载要求，在控制体积重量的条件下实现−40 °C~55 °C宽温域工作是机载CO2激光器温控系统的设计难点。因此，本文提出一种以激光器性能和环境温度为设计输入，半导体热电制冷与强制风冷相结合的闭环温控方法。根据激光器、半导体热电制冷和强制风冷等的结构与传热特性，建立温控方法的有限元模型，基于此模型对激光器温控性能进行研究。对于55 °C高温环境，温控系统工作25 min后，激光器温度控制在40 °C；对于−40 °C低温环境，温控系统在工作20 min后，激光器温度控制在25 °C，满足激光器正常工作要求。根据激光器及建立的温控方法，开展高低温环境下激光器工作能力实验研究，采集实验过程中的激光器温度数据，测量高低温条件下激光输出能力。实验结果表明：实测激光器温度与有限元仿真温度数据基本吻合，两者误差小于10%；采用所提出的温控方法，激光器在高低温条件下可以正常工作，输出功率与室温条件下一致。
CO2激光器 宽温域 半导体热电制冷 散热结构 温控方法 CO2 laser wide temperature range thermo-electric cooler heat dissipation structure temperature control method
1 西北大学物理学院, 陕西 西安 710127
2 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室, 陕西 西安 710065
3 宁夏中色金航钛业有限公司, 宁夏 石嘴山 753000
针对用于高温油气井下的光纤布拉格光栅(FBG)传感器弹性封装材料宽温域应变问题,将奥氏体不锈钢材料和试制的铌基恒弹合金材料设计加工成弹性应变元件,并将FBG粘贴于其上封装成传感器。在30~250 ℃宽温域范围内对两个传感器施加拉力进行应变传感实验,对比研究了两种材料的应变传感性能。结果表明:两种合金材料在不同温度下的应变响应线性度均超过0.999;但随着温度的升高,两种合金材料的应变响应灵敏度有下降趋势,重复性降低,迟滞增大,温度影响弹性材料的应变传感性能;在30~250 ℃温度范围内,用试制的铌基恒弹合金材料封装的传感器在重复性、迟滞、线性拟合度和灵敏度稳定性方面均优于奥氏体不锈钢材料封装的传感器。因此试制的铌基恒弹合金可用于宽温域FBG传感器的弹性封装材料。
光纤光学 光纤布拉格光栅 宽温域 弹性材料 铌基合金 传感性能 光学学报
2021, 41(21): 2106004
针对宽温宽带大动态高精度光延时调控的需求, 结合数控级联和空间光连续可调延时技术, 设计了一种大动态高精度延时稳定可调的9bit光纤延时线, 并采用磁光开关和稳相光纤搭建了工程样机。试验结果表明, 样机在60℃宽温范围内实现了工作频率1~18GHz, 以5ns为步进, 延时范围达2555ns, 延时精度优于±5.8ps的任意可调; 同时, 针对某一延时点实现了动态范围为600ps、精度优于1ps的延时连续可调。
光纤延时线 稳相光纤 宽温度范围 高精度 精度可调 optical fiber delay line phase stable fiber wide-temperature range high-precision adjustable precision
1 山东大学 晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
2 山东本源晶体科技有限公司, 山东 济南 250000
作为重要的无损检测器件, 压电超声换能器已广泛应用于国民经济的各个领域。随着现代工业技术特别是航空航天、核电能源和智能制造等工业技术的发展, 各类工矿环境对压电换能器的性能提出了更高的要求, 迫切期望压电换能器能在宽温域范围内稳定地监测设备的运转状况, 提前预警, 避免重要设备的结构性损坏。宽温域响应的压电超声换能器是目前压电器件技术领域的前沿性研究内容, 该文重点介绍了能够工作在宽温域范围内的压电超声换能器及其结构, 阐述了压电超声换能器在无损探伤方面的独特优势。
压电超声换能器 宽温域 高温 无损检测 piezoelectric ultrasonic transducer wide temperature range high temperature nondestructive test
Author Affiliations
Abstract
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics & School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
We experimentally demonstrated that the distributed feedback (DFB) lasers with the active distributed reflector achieved a 25.8 Gb/s operation over a wide temperature range of ?40 to 85°C. The DFB lasers can achieve additional feedback from an active distributed reflector with accurately controlled phase, and single-mode yields are not related to the position of cleave. The threshold currents of the fabricated laser are 6 mA and 20 mA at ?40°C and 85°C, respectively. The side mode suppression ratio of the fabricated laser is above 50 dB at all temperatures. Transmissions of 25.8 Gb/s after 10 km single-mode fibers with clear eye openings and less than 0.8 dB power penalty over a wide temperature range have been demonstrated as well.
distributed feedback laser wide temperature range active distributed reflector directly modulated laser Chinese Optics Letters
2020, 18(6): 061401
陆军装备部驻武汉地区第三军事代表室, 湖北 武汉 430312
设计了一种结构紧凑、宽温度范围可靠工作的半导体激光侧面泵浦电光调Q激光器, 并对其进行了实验研究。实验结果表明, 该激光器能在-40～65 ℃环境温度下, 在25 Hz工作频率时输出激光能量108～120 mJ, 激光脉宽9～10 ns, 激光发散角约2.2 mrad, 配备不同倍率的扩束望远镜获得较小的发散角, 可满足多种平台激光照射器、激光测距仪等激光传感器的需要。
折叠谐振腔 侧面泵浦 电光调Q 有效吸收系数 宽温度范围 folded resonator cavity side pumping electro-optic Q-switched effective absorbtion coefficient wide temperature range
长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130022
为了保证移动地面站光电跟瞄系统在野外复杂环境下具有稳定的跟踪精度, 针对-20~40 ℃宽工作温度范围下信标接收镜头成像光斑弥散的问题, 进行了光学系统与光机结构的设计, 提出了一种以步进电机驱动补偿镜组的温度补偿方案。分析了极限温度条件下光学系统性能的改变以及不同温度补偿方案的效果, 针对光电跟瞄系统的指标要求, 设计了光机结构并进行了力学、光学性能的分析。分析结果表明, 系统一阶模态为370 Hz; 补偿镜组向前移动0695 mm能够补偿-20 ℃时光学系统成像光斑的弥散, 令中心视场光斑尺寸由73 μm降为32 μm, 边缘视场光斑尺寸由77 μm降为157 μm; 向后移动0885 6 mm能够补偿40 ℃时成像光斑的弥散, 令中心视场光斑尺寸由94 μm降为39 μm, 边缘视场光斑尺寸由96 μm降为218 μm; 使用ZYGO干涉仪对光学系统的像质进行检测, 波像差RMS值(均方根值)为0061λ(λ=6328 nm), PV值(峰谷值)为0466λ, 能够满足跟瞄系统指标要求。
激光通信 移动地面站 跟瞄系统 信标接收镜头 laser communication mobile ground station tracking and aiming system wide temperature range beacon receiver lens
1 河北工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300400
2 中国电子科技集团公司 第十三研究所, 石家庄 050051
设计完成了一种适用于宽温度范围内的无制冷被动调Q固体激光器。根据激光二极管(LD)输出波长随温度漂移的特性, 对不同波长叠加组合, 实现了20 ℃范围内808 nm泵浦光的稳定输出。优化了泵浦源结构并通过Ansys软件进行稳态热模拟仿真, 结果表明其可以实现自然冷却。依据泵浦能量及材料参数, 确定了最优的输出镜反射率和饱和吸收体初始透过率分别为28%和34%, 被动调Q后的单脉冲输出能量模拟值为9.8 mJ, 脉宽为9 ns。通过实验, 在35~55 ℃温度范围内, 自然冷却条件下获得了单脉冲能量8.6 mJ、脉冲宽度10.2 ns的1064 nm激光输出, 单阵列功率不稳定性低于5%, 阵列切换时功率不稳定性低于12%。
激光器 宽温度范围 无制冷 被动调Q 波长叠加 laser wide-temperature-range uncooled passively-Q-switched wavelength-overlapping 强激光与粒子束
2016, 28(10): 101003
