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可调谐外腔式半导体激光器

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-08-04 11:05:57

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”迈科技科技成果转移转化专业科技服务团| 王永斌 | 2023-10-17 15:40:14

半导体激光器由于体积小、效率高、结构简单、便于调谐等优点,在工业、军事、科研以及家电等领域发挥越来越重大作用,已成为重要的基础器件。

项目研制和开发了半导体激光器系列产品,主要包括:

1、可调谐外腔半导体激光器

激光器二极管(LD)发出的光经准直透镜后平行入射到外腔闪耀光栅上,经光栅分光得到一级衍射光和零级光。一级衍射光反馈回外腔与有源区光场相互作用,实现压窄线宽、降低噪声目的;零级光经聚焦透镜后作为输出光,调整光栅的角度可实现波长的调谐。产品覆盖从762到795纳米(nm)各种波长,输出功率50~100毫瓦(mW),线宽<500 kHz,可用于工业测量、光通信、光信息处理、激光光谱学等。

2、外腔半导体激光器稳频系统

通过调制激光器的外腔、激光管的注入电流等得到激光光谱信号,处理后得到参考谱线中心频率两侧极性相反的稳频误差控制信号,将激光频率锁定在参考谱线中心附近。

激光稳频在精密干涉测量、光频标、光通信、激光陀螺及其精密光谱研究等领域中有广泛应用。产品可实现三种激光稳频,将线宽限制在100kHz左右。主要有:

(1)饱和吸收锁——锁峰: 产品精度高且易于操作。利用饱和吸收峰将激光器精确锁在某一固定频率上。

(2)FP腔锁——锁峰:产品使用非常方便。通过改变FP腔的腔长实现一定范围的波长扫描。

(3)PID电路锁——锁边:产品简单易用,用于对精度要求不高的锁频应用。

高精度、高稳定激光器伺服系统,提高了波长调谐范围及缩小了输出线宽。注入电流变化控制在 0.001~0.0001 毫安量级;温控精度达到±0.01℃~ ±0.001℃;PZT 精密控制实现纳米量级的腔长调谐。高性能的激光器稳频系统,实现频率锁定,将激光线宽限制在 100kHz 左右。高功率的激光放大系 统,实现对 762 到 795 纳米特定输出激光的放大,放大后的激光输出功率达到 1W。

1. 科学研究:这些激光器在原子和分子光谱学、激光冷却、BEC、脉冲激光种子、光通讯、光放大器、光传感器、激光干涉、激光拉曼光谱、气体分析和检测等领域都可以发挥重要作用。这些应用有可能推动科学研究的进步特别是在物理、化学和生物学等领域。2. 工业生产:这些激光器也可以在工业生产中发挥作用,例如在制造过程中使用激光切割、激光焊接和激光打标等。由于这些激光器具有高功率和窄线宽的特性,它们可以提高生产效率并提高产品质量。3. 医疗和生物:这些激光器还可以在医疗和生物领域中找到应用,例如在眼科手术、皮肤科治疗和光动力疗法等领域使用激光。这些激光器可以提供精确的能量和易于调节的波长,从而改善治疗效果并提高病人的生活质量。4. 通信和信息技术:这些激光器在通信和信息技术领域也有广泛的应用,例如在光纤通信、无线通信和数据中心互连等领域使用激光。这些激光器可以提供高速和大容量的数据传输,促进信息技术的进步和发展。 

西安交通大学电子科学与工程学院(以下简称“电子学院”)成立于2018年底,其前身为西安交通大学电子与信息工学院下属的电子科学与技术系。本学院办学宗旨是:培养具备电子科学与技术专业扎实的科学基础、系统的专业知识、精湛的实践技能、优秀的科学素养、国际化的视野与竞争力,能从事电子材料与器件、光电子材料与器件、物理电子和信息显示、微波技术、光通信与网络技术以及集成电路、集成电子和光电子系统方面的理论、应用及设计和制造等领域的创新型高层次专门人才。本学院所属的电子科学与技术学科在2012年教育部全国一级学科评估中排名第十,2017年学科评估结果为A− (6~11名)。本学院可培养从本科、硕士到博士学位的电子科学与技术学科领域各层次专业人才,其中本科生按一级学科电子科学与技术专业培养;学术型硕士研究生专业按4个二级学科设置,即:微电子学与固体电子学、物理电子学、电路与系统、电磁场与微波,其中,微电子学与固体电子学为国家重点学科,物理电子学为国家重点(培育)学科;专业学位型硕士研究生的招生专业为“电子与通信工程”(与信息与通信工程学院联合开设);学术型博士生按电子科学与技术一级学科培养,自2019年

项目产品年产值超过500万,形成显著的社会、经济效益。1. 商业和经济学:在商业和经济领域,"产生的效益"通常指的是由某种活动、政策或投资带来的积极的经济影响例如,一项新产品的引入可能会导致公司销售额的增加,从而带来更多的利润。同样,一项节省成本的政策可能会导致公司盈利的增加。这些都是产生的效益。2. 环境科学:在环境科学领域,"产生的效益"可能指的是采取某种环境保护措施后带来的积极环境影响。例如,一片森林的重新植树计划可能会增加生物多样性,减少水土流失,并在一定程度上改善气候。这些都是该计划产生的效益。3. 医学:在医学领域,"产生的效益"通常指的是某种治疗或药物对疾病产生积极影响。例如,一种新药可能会减轻患者的痛苦,提高他们的生活质量。或者,一种新的手术方法可能会提高病人的存活率,减少恢复时间。这些都是产生的效益。

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