用于便携拉曼光谱仪的近红外半导体激光器研究

摘要

拉曼光谱是当今科学研究的一个重要手段,在传统的拉曼光谱学中,由于光源强度有限,所以无法观察和利用很多线性拉曼效应,随着激光器的发展,用激光作为拉曼光谱仪的光源大大拓展了拉曼光谱学的应用。然而,拉曼光谱要求线宽窄,输出波长稳定的激光器去作为激发光源,典型半导体二极管激光器的谱线半高宽大约是2～3nm,波长随温度的变化情况为0.3nm/K。在实际情况里面,有往往要求谱线的宽度小于0.2nm,同时还要求波长稳定,所以改善激光二极管的输出谱线的宽度,稳定输出波长,以达到实际应用的要求是很重要的。
　　 本论文研究用于便携拉曼光谱仪的近红外半导体激光器,以配合小型便携拉曼光谱仪对于其激发光源的对于稳定性,窄线宽,高能量等方面的需求,同时在电源供电和散热上做出考虑,缩减整个系统的体积。
　　 本论文的主要贡献是:
　　 1、在半导体激光器供电电源系统和散热系统上从实际出发,设计并实现符合便携拉曼光谱仪使用的激光器,并在实验中对其稳定性和散热效果进行验证。
　　 2、测量了全息体光栅半导体激光器的输出光谱,结果表明,满足拉曼光谱仪对于稳定性,窄线宽,高能量等方面的需求,激光器输出谱线半高宽小于0.05nm,可以作为便携拉曼光谱仪光源。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 研究内容

第二章 半导体二极管激光器的结构和原理

第一节 引言

第二节 激光的原理及其性质

2.2.1 激光的产生

2.2.2 激光的光学谐振腔

2.2.3 模式的基本概念

2.2.4 激光的特点

2.2.5 激光的纵模选择

2.2.6 激活介质对线宽的影响

第三节 半导体激光器

2.3.1 半导体激光器的理论基础与发展

2.3.2 能带的基本概念以及电子在能带之间的跃迁

2.3.3 半导体激光器的工作原理

2.3.4 半导体激光器的光学增益

2.3.5 光子的反馈谐振

2.3.6 半导体激光器的主要性能

2.3.7 半导体激光器的热特性

2.3.8 半导体激光器的可靠性

第四节 小结

第三章 半导体激光器电源

第一节 激光器电源概论

3.1.1 激光器电源的发展

3.1.2 激光器电源的特点

3.1.3 激光器电源的技术指标

第二节 半导体激光器电源

3.2.1 半导体激光器电源的特点

3.2.2 半导体激光器对电源的要求

3.2.3 连续半导体激光器电源

第三节 小结

第四章 全息体光栅压缩线宽

第一节 全息技术

第二节 全息体光栅的原理

第三节 全息体光栅的形成过程

第四节 小结

第五章 用于便携拉曼光谱仪近红外半导体的激光器

第一节 激光器的电源设计

第二节 激光器的散热设计

第三节 激光器的输出光谱实验

5.3.1 电流是否达剑阈值对于输出光谱的影响

5.3.2 体光栅作为外腔反射对于输出光谱的影响

第四节 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士期间发表论文情况