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文檔簡介
1、激光應(yīng)用技術(shù)光纖常被用于傳光纖常被用于傳達(dá)電話、構(gòu)建網(wǎng)達(dá)電話、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)絡(luò),信號(hào)衰減小、信號(hào)衰減小、抗干擾能力高抗干擾能力高激光光譜、激光激光光譜、激光雷達(dá)、激光武器雷達(dá)、激光武器激光打標(biāo)、激光激光打標(biāo)、激光打孔、激光裁床、打孔、激光裁床、激光切割、激光激光切割、激光繡花繡花激光診斷、激光激光診斷、激光治療治療隨著科技的發(fā)展,激光已經(jīng)從一個(gè)遙隨著科技的發(fā)展,激光已經(jīng)從一個(gè)遙不可及的高科技產(chǎn)品步入人們的生活不可及的高科技產(chǎn)品步入人們的生活。激光的應(yīng)用非常廣泛,如用于科技。激光的應(yīng)用非常廣泛,如用于科技,醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué),工業(yè)工業(yè),通信等領(lǐng)域。我們熟知的通信等領(lǐng)域。我們熟知的有:光纖通信、有:光纖通信、 激
2、光切割、激光焊激光切割、激光焊接、激光武器、激光唱片、鐳射接、激光武器、激光唱片、鐳射治療治療等等Image Info www.wizdata,co,kr Note to customers : This image has been licensed to be used within this PowerPoint template only. You may not extract the image for any other use. 激光技術(shù)用于檢測(cè)工作主要是利用激光的優(yōu)異特性,將它作為光源,配以相應(yīng)的光電元件來實(shí)現(xiàn)的。 它具有精度高、測(cè)量范圍大、檢測(cè)時(shí)間短、非接觸式等優(yōu)點(diǎn),常用于
3、測(cè)量長度、位移、速度、振動(dòng)等參數(shù)。當(dāng)測(cè)定對(duì)象物受到激光照射時(shí),激光的某些特性會(huì)發(fā)生變化,通過測(cè)定其響應(yīng)如強(qiáng)度、速度或種類等,就可以知道測(cè)定物的形狀、物理、化學(xué)特征,以及他們的變化量。響應(yīng)種類有:光、聲、熱,離子,中性粒子等生成物的釋放,以及反射光、透射光、散射光等的振幅、相位、頻率、偏振光方向以及傳播方向等的變化。半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用 一、軍事上的應(yīng)用 )激光引信。半導(dǎo)體激光器是唯一能夠用于彈上引信的激光器。激光近炸引信能夠準(zhǔn)確地確定起爆點(diǎn),并具有很好的抗電磁干擾能力,已在多種導(dǎo)彈和炸彈上使用。 )激光制導(dǎo)。它使導(dǎo)彈在激光射束中飛行直至摧毀目標(biāo)。半導(dǎo)體激光制導(dǎo)已用于地-空導(dǎo)彈、空-空導(dǎo)彈、地-地
4、導(dǎo)彈等。 )激光測(cè)距。主要用于反坦克武器以及航空、航天等領(lǐng)域。 )激光雷達(dá)。高功率半導(dǎo)體激光器已用于激光雷達(dá)系統(tǒng)。小型激光雷達(dá)已用于常規(guī)兵器的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別和瞄準(zhǔn)修正系統(tǒng)、機(jī)器人視覺系統(tǒng)和自主飛行器控制系統(tǒng)。 )激光模擬。這是半導(dǎo)體激光器用于軍事訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的技術(shù),通過調(diào)節(jié)射束的方位來達(dá)到模擬任何武器特征的目的,已經(jīng)成功地模擬了步槍、火炮等。)深海光通信。近年來成為研究熱點(diǎn)的藍(lán)、綠激光,在海水中損耗很小,可以打破深海光通信的“禁區(qū)”。 二、在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面的應(yīng)用:)光纖通信。光纖通信已經(jīng)成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。半導(dǎo)體激光器是光纖通信系統(tǒng)的唯一實(shí)用化的光源。 )光盤存取。半導(dǎo)體激光已經(jīng)用于光盤存儲(chǔ)器
5、,其最大優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)信息量很大。采用藍(lán)、綠激光能夠大大提高光盤的存儲(chǔ)密度。 )光譜分析。遠(yuǎn)紅外可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于環(huán)境氣體分析,監(jiān)測(cè)大氣污染、汽車尾氣等。 )光信息處理。半導(dǎo)體激光器已用于光信息處理系統(tǒng)。表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器,二維列陣是光并行處理系統(tǒng)的理想光源,可用于光計(jì)算和光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 )激光微細(xì)加工。借助于Q開關(guān)產(chǎn)生的高能量超短光脈沖,對(duì)集成電路進(jìn)行切割、打孔等。 )激光報(bào)警器。半導(dǎo)體法庭光報(bào)警器的用途甚廣,包括防盜竊案報(bào)警、水位報(bào)警、車距報(bào)警等。 )激光機(jī)打印機(jī)。高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于激光打印機(jī),采用藍(lán)、綠激光能夠大大提高打印速度和分辨率。 )激光條碼掃描器。激光條碼掃描器已廣泛
6、用于商品的銷售以及圖書和檔案的管理。 )抽運(yùn)固體激光器。這是高功率半導(dǎo)體激光器的一個(gè)重要應(yīng)用,采用它來取代原來的氙燈,可以構(gòu)成全固態(tài)激光系統(tǒng)。 )高清晰度激光電視。不久的將來,沒有陰極射線管的半導(dǎo)體激光電視機(jī)可以投放市場,它利用紅、藍(lán)、綠三色激光,估計(jì)其耗電量比現(xiàn)有的電視機(jī)低20%。 三、在醫(yī)療和生命科學(xué)研究方面的應(yīng)用:)激光手術(shù)治療。半導(dǎo)體激光已經(jīng)用于軟組織切除,組織接合、凝固和汽化。普通外科、整形外科、皮膚科、泌尿科、婦產(chǎn)科等,均廣泛地采用了這項(xiàng)技術(shù)。 )激光動(dòng)力學(xué)治療。將對(duì)腫瘤有親合性的光敏物質(zhì)有選擇地聚集于癌組織內(nèi),通過半導(dǎo)體激光照射使癌組織產(chǎn)生活性氧,旨在使其壞死而對(duì)健康組織毫無損害
7、。 )生命科學(xué)研究。使用半導(dǎo)體激光的“光鑷”,可以捕捉活細(xì)胞或染色體并移至任意位置,已經(jīng)用于促進(jìn)細(xì)胞合成、細(xì)胞相互作用等研究,還可以作為法醫(yī)取證的診斷技術(shù)。 基于偏振復(fù)用技術(shù)的半導(dǎo)體激光加工光纖耦合模塊(1中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所發(fā)光學(xué)及應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林長春130033;2中國科學(xué)院大學(xué),北京100049;3武漢工業(yè)學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院,湖北武漢430023)2013年與半導(dǎo)體激光Bar條相比,單管半導(dǎo)體激光器具有優(yōu)點(diǎn):光束質(zhì)量好,壽命長等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn):輸出功率小,故在激光加工等領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。為提高單管半導(dǎo)體激光器的輸出功率,提出了基于偏振復(fù)用技術(shù)對(duì)多個(gè)單管半導(dǎo)體激光器
8、進(jìn)行光纖耦合的方法:1、將16只808 nm單管半導(dǎo)體激光器分成兩個(gè)單元,通過空間合束將每個(gè)單元上的激光器發(fā)出的光合成一路;2、利用偏振復(fù)用技術(shù)將兩個(gè)單元發(fā)出的光束再次合束,通過自行設(shè)計(jì)的聚焦系統(tǒng)將合束后的光束耦合進(jìn)光纖實(shí)現(xiàn)光纖輸出,從而提高了半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的功率水平。 實(shí)驗(yàn)原理 1、半導(dǎo)體激光器快軸方向的光束質(zhì)量較好,但是發(fā)散角很大,不利于單管半導(dǎo)體激光器在快軸方向的疊加,需要使用快軸準(zhǔn)直鏡(Fast AxisCollimator,F(xiàn)AC)對(duì)快軸發(fā)散角進(jìn)行壓縮2、光束準(zhǔn)直后慢軸的光束質(zhì)量比快軸差很多,因此需要通過在快軸方向疊加光束來使快慢軸方向BPP(光纖的光參數(shù)積)相等。在快軸疊
9、加了8只激光器的兩個(gè)準(zhǔn)直單元通過偏振合束棱鏡(Polarized Beam Splitter,PBS)進(jìn)行合束。3、如圖1,當(dāng)半導(dǎo)體激光光束以45。角入射到多層膜系上時(shí),P偏振光束的透射率超過95,S偏振光束的反射率超過99,這樣就可以使兩束光分別透射和反射,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)偏振合束。4、中選擇三片式球面鏡聚焦結(jié)構(gòu)。聚焦光斑更小,消球差效果好。 實(shí)驗(yàn)顯示,當(dāng)工作電流為58 A時(shí),通過芯徑為200“m、 數(shù) 值孔徑(NA)為02的光纖的輸出功率為67 w,耦合效率達(dá)到84。此模塊在功率和光束質(zhì)量方面滿足激光塑料焊接等應(yīng)用的要求。半導(dǎo)體激光器在超高速光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 2013(1華中科技大學(xué),湖北武漢430
10、074;2武漢光迅科技股份有限公司,湖北武漢430205:3武漢郵電科研院。湖北武漢430074)由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)爆炸式增長,全球?qū)W(wǎng)絡(luò)寬帶的需求日益增加。因此,作為信息承載和傳輸?shù)墓饫w通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展呈現(xiàn)一個(gè)重要趨勢(shì):即業(yè)界對(duì)超高速率、超大容量光纖通信系統(tǒng)的需求愈加急迫。窄線寬:DFB半導(dǎo)體激光器線寬與激光器腔長及輸出功率成反比。因此增加腔長及激光器工作時(shí)的輸出功率便成了兩種降低線寬的主要方式,(同時(shí)需抑制空間燒孔效應(yīng),單片集成取樣光柵分布布拉格反射式(sGDBR)可調(diào)諧激光器由美國ucSB大學(xué)提出“”,采用兩個(gè)取樣周期稍有不同的光柵,利用游標(biāo)效應(yīng)進(jìn)行波長調(diào)節(jié),調(diào)諧范圍可達(dá)40 nm以上。高速直接
11、調(diào)制:在城域網(wǎng)絡(luò)中,由于傳輸距離近,成本控制嚴(yán)格,因此要求半導(dǎo)體激光器芯片本身具備高速直接調(diào)制能力Emcore公司的窄線寬可調(diào)諧激光器是目前在100Gbs相干光通信中應(yīng)用最為廣泛的一款產(chǎn)品,它基于原Intel公司外腔可調(diào)諧激光器技術(shù)“”,如圖2所示。低成本可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器由于可調(diào)諧激光器屬于高端光電子器件,因此研制低成本的可調(diào)諧激光器一直是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的一個(gè)難點(diǎn)。在這方面一些韓國的研究者們進(jìn)行了較多的工作,并提出了多種WDMPON系統(tǒng)中低成本的激光器解決方案。Yoon等人提出一種基于超輻射激光管和平面布拉格反射器的外腔可調(diào)激光器已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)25 Gb/s的直接調(diào)制實(shí)驗(yàn),其基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了降低該器件的成本,采用了無制冷的芯片并將其放置于一個(gè)晶體管外形罐型封裝(To can)中,因此在整個(gè)激光器中就避免了熱電制冷器(TEc)的使用,而TEc正是可調(diào)激光器中成本較高的一個(gè)元件。1、在高
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