教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-09-0002) 作品数:11 被引量:62 H指数:5 相关作者: 王智勇 刘友强 杨光辉 郭丽敏 葛廷武 更多>> 相关机构: 北京工业大学 中国人民解放军 燕山大学 更多>> 发文基金: 教育部“新世纪优秀人才支持计划” 国家自然科学基金 北京市教委面上项目 更多>> 相关领域: 电子电信 理学 机械工程 金属学及工艺 更多>>
半导体激光器小信号调制时的啁啾噪声分析 被引量:1 2011年 针对激光器作为光源在直接调制下会产生频移的问题,对小信号调制下分布反馈式(DFB)激光器的啁啾特性进行了理论分析和仿真研究,并给出了影响频率啁啾的因素和改善措施,仿真结果验证了分析结果的正确性.对激光器的频率啁啾和强度调制响应进行了仿真比较,验证了频率啁啾的峰值频率与张弛振荡频率相仿,得出能促使驰豫振荡衰减的措施也能使啁啾降低的结论.分析了一个能简便衡量频率啁啾的量对通信系统的影响,为进一步优化设计DFB激光器,改善其性能指标提供了依据. 臧怀泉 段慧 王智勇关键词:半导体激光器 直接调制 啁啾 MATLAB仿真 激光加工用半导体激光器的光束变换 被引量:9 2012年 考虑不同的激光加工方式对激光功率密度和激光光斑尺寸的要求不同,研究了如何通过调整光路设计实现各种尺寸的聚焦光斑输出,使半导体激光器满足不同激光加工方式的需求。利用ZEMAX光学设计软件模拟半导体激光光路,包括光束整形、准直、聚焦等光束变换方式,实现了多种尺寸的光斑输出。实验中采用16个bar叠加而成的980nm半导体激光叠阵,阈值电流为6.4A,最大工作电流为84.8A,最大输出功率为1 280W,总的电-光转换效率为58.9%。准直后快轴的发散角小于4mrad,慢轴的发散角小于20mrad。通过实验对该激光叠阵进行光束整形和扩束准直、聚焦,最终实现了功率为1 031W的激光输出,聚焦镜焦距为300mm时的聚焦光斑尺寸达1.2mm×1.5mm,功率密度达3.8×104 W/cm2,可以用于金属的表面重熔、合金化、熔覆和热导型焊接。 刘友强 曹银花 潘飞 高静 秦文斌 刘世光 王智勇关键词:激光加工 半导体激光器 光束整形 光束质量 全光纤结构锁模脉冲光纤放大器 被引量:1 2012年 随着光纤技术的不断发展,光纤激光器以其体积小、结构紧凑、高效率、光束质量好、高稳定性等优点逐渐受到重视。近些年,具有高峰值功率、高重复频率和高单脉冲能量的脉冲光纤激光器越来越成为研究和应用领域的热点。利用自行搭建的环形腔光纤激光器,获得了稳定的自启动锁模脉冲种子源,以掺Yb双包层光纤为增益介质,采用包层泵浦的方式和主振荡功率放大结构(MOPA),通过两级放大,使平均功率为70 mW的信号光得到25.2 dB的增益,获得了平均功率23.07 W,中心波长1 064 nm、重复频率41.3 MHz,脉冲宽度50 ps,单脉冲能量0.56μJ,峰值功率11.2 kW的锁模脉冲激光,光光转换效率为42.4%,实现了全光纤结构的锁模脉冲放大器。 于峰 葛廷武 代京京 张文启 王璞 王智勇关键词:全光纤结构 主振荡功率放大器 包层泵浦 全正色散被动锁模掺镱全光纤环形激光器 被引量:1 2011年 采用976nm半导体激光器为泵浦源,高掺杂Yb3+光纤为增益介质,利用非线性偏转效应实现被动锁模。得到了中心波长为1046nm,光谱宽度为24nm,脉冲宽度为54ps,平均输出功率为93mW的超短脉冲。通过缩短腔长,获得了较高的重复频率,达到41MHz。 张文启 葛廷武 于峰 代京京 王璞 王智勇关键词:被动锁模 非线性偏振旋转 聚光模组二次光学元件优化设计与研究 被引量:8 2015年 聚光光伏模组中,二次光学元件对增加太阳能电池接收到的入射光能量,提高聚焦光斑均匀性和增大菲涅耳透镜接收角具有重要作用。设计了一种用于聚光光伏模组的全反射式二次光学元件,用Solidworks软件建立了三维模型,结合实际工程应用,借助Zemax软件光学模拟仿真手段,对二次光学元件的倾角和高度等重要参数进行了优化。并制作了不同参数的二次光学元件,配合菲涅耳透镜、太阳能电池,搭建了实物聚光发电单元,在太阳模拟器下进行I-V性能测试,结果表明当二次光学元件高度为6 mm,上圆直径为7 mm时,太阳能电池的输出功率达到最大值720 m W,与不加二次光学元件相比,输出功率提高了16%。说明该二次光学元件对提高聚光模组效率作用显著。 杨光辉 刘友强 尧舜 郭丽敏 陈丙振 王智勇关键词:光学设计 光纤激光阵列自组织相干合成的性能研究 被引量:1 2012年 研究了基于倏逝波耦合的自组织相干合成激光阵列。应用静态"本征模/超模"理论推导阵列模式;通过数值方法考察阵列激光系统的动态特性进而分析输出功率的稳定性、阵列的扩展能力和阵列模式;并对两种方法得到的阵列模式进行了比较分析。结果表明:输出功率的稳定性以及输出功率的大小受阵列的锁相性能和阵元间的相位差影响;随着激光单元数目的增加,阵列总输出功率会非线性增大。通过跟踪各个阵元的相位变化并考察阵列模式的近场和远场特性,初步验证了37单元阵列的相干合成,随着阵元数目的增加,中心阵元与其邻近层阵元的振幅差会逐渐减小。 赵思思 叶征宇 王智勇关键词:光纤激光阵列 相干合成 锁相 密集矩阵式聚光模组二次微棱镜设计与研究 被引量:1 2015年 针对二次聚光器结构复杂、加工工艺难度大、成本高的问题,结合实际工程应用,设计了应用于密集矩阵式聚光模组的二次微棱镜,用Solidworks建立了三维模型,借助Zemax光学模拟仿真手段,对二次微棱镜的倾角和高度等重要参数进行了优化仿真,结果表明当二次微棱镜高度为5 mm、上底面边长为7 mm、工作面倾角为67.38°时,太阳能电池接收的太阳辐射能量最大,达到最大值2.466 9 W,与不带二次微棱镜接收能量1.876 0 W相比,提高了31%,该二次微棱镜对提高聚光模组效率作用显著。 杨光辉 刘友强 王玉敏 郭丽敏 陈丙振 王智勇关键词:光学设计 高倍聚光光伏可拆卸型二次反射镜设计与研究 被引量:6 2013年 高倍聚光光伏技术是将垂直入射于菲涅耳透镜上的太阳光聚焦到电池片上,通过光电转换产生电能,但实际应用时,由于跟踪器跟踪精度低、支架受风会抖动等因素存在,无法保证太阳光始终垂直入射于菲涅耳透镜。针对该问题,在菲涅耳透镜和太阳能电池之间增加一个可拆卸的倒置的去掉顶部的棱锥形二次反射镜来提高聚光光伏的接收角,给出了具体的设计实例,并应用Solidworks软件和Tracepro软件对设计实例进行了计算机光学模拟。结果证实:该二次反射镜能很好地提高聚光光伏的接收角,并改善了菲涅耳透镜聚焦光斑的能量均匀性。 郭丽敏 卫明 杨光辉 代明崇 王智勇关键词:菲涅耳透镜 光学设计 激光加工用5kW光纤耦合半导体激光器 被引量:26 2015年 针对国内大功率半导体激光光纤耦合存在的问题,设计了光纤耦合聚焦系统,研制了5kW光纤耦合半导体激光器。比较了常见圆光斑光纤耦合与半导体激光方光斑光纤耦合的区别;对国产阵列型半导体激光堆栈,采用光束质量均匀化、偏振合束、多波长合束多路耦合等方式增加能量,将激光耦合进芯径为800μm,数值孔径(NA)为0.2的传能光纤中,实现了光纤耦合半导体激光输出光功率5 109W,光纤耦合效率85.69%,系统整体电光转换效率49.48%;在聚焦镜焦距为250mm时其激光功率密度达到2×105 W/cm2,可以用于金属的表面重熔、合金化、熔覆和焊接等领域。该激光器除了传能光纤外,其余部件均为为国产和自主研发,对我国国产高功率光纤耦合半导体激光器的开发具有重要的推动作用。 刘友强 曹银花 李景 邱运涛 秦文斌 王智勇 王大勇 杨光辉关键词:激光加工 半导体激光器 光纤耦合 激光焊接 激光熔覆 全光纤结构超短脉冲光纤放大器 被引量:2 2011年 本文利用掺Yb光纤的非线性偏振旋转效应搭建了光纤环形腔激光器,通过改变增益光纤的长度和耦合器输入输出的比例,对其进行优化,获得了稳定的自启动锁模脉冲,并以此作为种子源,采用主振荡功率放大MOPA全光纤结构,以双包层掺Yb光纤为增益介质实现了对种子源信号光的放大,获得了平均功率2.042W、中心波长1063.8nm、重复频率41.3MHz、脉冲宽度45ps、单脉冲能量49.4nJ、峰值功率1.1kW的锁模脉冲激光,光光转换效率为40.8%,为实现更高功率的全光纤结构的脉冲激光系统提供了条件。 于峰 葛廷武 代京京 张文启 王璞 王智勇关键词:全光纤结构 主振荡功率放大器 环形腔光纤激光器