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中红外量子级联激光器1×16锁相阵列设计
1
作者
王锐
张东亮
+4 位作者
张程程
林青华
罗明馨
郑显通
祝连庆
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第5期46-56,共11页
针对中红外波段单管量子级联激光器存在输出功率有限的问题,提出相干阵列通过光放大后合束提升激光器功率的方法,研究波长为4.6μm的1×16量子级联激光器锁相阵列的结构设计与优化。通过设计低传输损耗、高光限制因子的单模波导确...
针对中红外波段单管量子级联激光器存在输出功率有限的问题,提出相干阵列通过光放大后合束提升激光器功率的方法,研究波长为4.6μm的1×16量子级联激光器锁相阵列的结构设计与优化。通过设计低传输损耗、高光限制因子的单模波导确定器件各层材料外延厚度;通过设计由100%反射率和50%反射率的布拉格反射镜组成的种子激光器实现4.6μm单波长激光输出;通过设计由1×2多模干涉耦合器(MMI)和弯曲波导组成的1×16分束器实现低损耗均匀分束并锁相;通过设计输出端口的Al_(2)O_(3)增透膜厚度并利用电注入放大的方式实现激光器阵列的大功率输出。最终确定波导上GaInAs层厚度为0.25μm,下GaInAs层厚度为0.1μm,上包层InP厚度为3μm,下包层InP厚度为1μm。当单模波导宽度为5μm时,波导损耗为0.055 dB·cm^(-1),光限制因子为0.733。100%反射镜刻蚀深度为0.2μm,周期为728 nm,占空比为0.5,周期数为1000;50%反射镜刻蚀深度为0.2μm,周期为727 nm,占空比为0.1,周期数为690;当阵列间距为35μm时,分束器尺寸为3080μm×605μm,损耗为0.254 dB,其中MMI尺寸为19μm×126μm;出射端口采用0.7μm的Al_(2)O_(3)增透膜,透射率达到0.975。最后比较了不同放大器阵列间距的温度与远场分布,相关研究结论可为量子级联激光器锁相阵列的研制提供设计参考。
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关键词
量子级联激光器
锁相阵列
分束
布拉格反射镜
多模干涉耦合器
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职称材料
光纤光栅在飞机结构载荷监测中的发展现状及展望
2
作者
张逸群
张钰民
+5 位作者
娄小平
孙广开
李红
董明利
于明鑫
祝连庆
《电子测量与仪器学报》
2025年第9期1-15,共15页
随着航空装备轻量化与智能化转型的加速推进,传统依赖定期检修的被动维护模式已难以满足高可靠性与实时安全评估的迫切需求。在长期服役过程中,机身、机翼等关键结构承受多轴交变载荷、疲劳累积、环境腐蚀及动态冲击等复杂耦合效应,极...
随着航空装备轻量化与智能化转型的加速推进,传统依赖定期检修的被动维护模式已难以满足高可靠性与实时安全评估的迫切需求。在长期服役过程中,机身、机翼等关键结构承受多轴交变载荷、疲劳累积、环境腐蚀及动态冲击等复杂耦合效应,极易引发隐性损伤的渐进式扩展,亟需依托在线载荷监测技术实现损伤演化机理的精准表征与空间定位。光纤光栅传感技术凭借其抗电磁干扰、高灵敏度及长期稳定性等核心优势,成为突破传统电学传感器性能瓶颈的关键传感手段,正逐步从实验室研究向工程化应用演进。然而,该技术在实际部署中仍面临一系列技术挑战,限制了其在飞机结构载荷监测中的广泛应用,亟待探讨解决方法。为此,以光纤光栅技术在飞机结构载荷监测中的研究和应用为主线,系统梳理了飞机结构载荷监测技术的需求背景与发展现状,综述了国内外在飞机结构载荷的典型应用案例,讨论了飞机结构光纤光栅载荷监测的关键技术问题和未来发展趋势。
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关键词
光纤光栅
结构载荷监测
飞机结构
疲劳损伤
预测性维护
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职称材料
题名
中红外量子级联激光器1×16锁相阵列设计
1
作者
王锐
张东亮
张程程
林青华
罗明馨
郑显通
祝连庆
机构
北
京信息
科
技大学光电测试
技术
及仪器教育部重点实验室
北
京信息
科
技大学仪器
科
学与光电工程学院
广州南沙北科光子感知技术研究院
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第5期46-56,共11页
基金
国家自然科学基金项目(62105039)
北京学者计划研究项目(BJXZ2021-012-00046)
北京市教育委员会科研计划项目(KM202111232019)。
文摘
针对中红外波段单管量子级联激光器存在输出功率有限的问题,提出相干阵列通过光放大后合束提升激光器功率的方法,研究波长为4.6μm的1×16量子级联激光器锁相阵列的结构设计与优化。通过设计低传输损耗、高光限制因子的单模波导确定器件各层材料外延厚度;通过设计由100%反射率和50%反射率的布拉格反射镜组成的种子激光器实现4.6μm单波长激光输出;通过设计由1×2多模干涉耦合器(MMI)和弯曲波导组成的1×16分束器实现低损耗均匀分束并锁相;通过设计输出端口的Al_(2)O_(3)增透膜厚度并利用电注入放大的方式实现激光器阵列的大功率输出。最终确定波导上GaInAs层厚度为0.25μm,下GaInAs层厚度为0.1μm,上包层InP厚度为3μm,下包层InP厚度为1μm。当单模波导宽度为5μm时,波导损耗为0.055 dB·cm^(-1),光限制因子为0.733。100%反射镜刻蚀深度为0.2μm,周期为728 nm,占空比为0.5,周期数为1000;50%反射镜刻蚀深度为0.2μm,周期为727 nm,占空比为0.1,周期数为690;当阵列间距为35μm时,分束器尺寸为3080μm×605μm,损耗为0.254 dB,其中MMI尺寸为19μm×126μm;出射端口采用0.7μm的Al_(2)O_(3)增透膜,透射率达到0.975。最后比较了不同放大器阵列间距的温度与远场分布,相关研究结论可为量子级联激光器锁相阵列的研制提供设计参考。
关键词
量子级联激光器
锁相阵列
分束
布拉格反射镜
多模干涉耦合器
Keywords
quantum cascade laser
phase-locked array
beam splitting
Bragg mirror
multimode interference coupler
分类号
TN242 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
光纤光栅在飞机结构载荷监测中的发展现状及展望
2
作者
张逸群
张钰民
娄小平
孙广开
李红
董明利
于明鑫
祝连庆
机构
北
京信息
科
技大学光电测试
技术
及仪器教育部重点实验室
出处
《电子测量与仪器学报》
2025年第9期1-15,共15页
基金
国家自然科学基金(52375524)
北京学者计划研究(BJXZ2021-012-00046)项目资助。
文摘
随着航空装备轻量化与智能化转型的加速推进,传统依赖定期检修的被动维护模式已难以满足高可靠性与实时安全评估的迫切需求。在长期服役过程中,机身、机翼等关键结构承受多轴交变载荷、疲劳累积、环境腐蚀及动态冲击等复杂耦合效应,极易引发隐性损伤的渐进式扩展,亟需依托在线载荷监测技术实现损伤演化机理的精准表征与空间定位。光纤光栅传感技术凭借其抗电磁干扰、高灵敏度及长期稳定性等核心优势,成为突破传统电学传感器性能瓶颈的关键传感手段,正逐步从实验室研究向工程化应用演进。然而,该技术在实际部署中仍面临一系列技术挑战,限制了其在飞机结构载荷监测中的广泛应用,亟待探讨解决方法。为此,以光纤光栅技术在飞机结构载荷监测中的研究和应用为主线,系统梳理了飞机结构载荷监测技术的需求背景与发展现状,综述了国内外在飞机结构载荷的典型应用案例,讨论了飞机结构光纤光栅载荷监测的关键技术问题和未来发展趋势。
关键词
光纤光栅
结构载荷监测
飞机结构
疲劳损伤
预测性维护
Keywords
FBG
structural load monitoring
aircraft structure
fatigue damage
predictive maintenance
分类号
TN98 [电子电信]
V19 [电子电信—信息与通信工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
中红外量子级联激光器1×16锁相阵列设计
王锐
张东亮
张程程
林青华
罗明馨
郑显通
祝连庆
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
光纤光栅在飞机结构载荷监测中的发展现状及展望
张逸群
张钰民
娄小平
孙广开
李红
董明利
于明鑫
祝连庆
《电子测量与仪器学报》
2025
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