单片集成两段式双波长分布反馈半导体激光器

双波长激光器腔内模式竞争激烈,因此输出模式的稳定性是双波长激光器的关键参数。从降低双波长激光器中两个主模之间的功率差、提高边模抑制比出发,设计了集成反射区的两段式双波长分布反馈半导体激光器。利用传输矩阵法对激光器的光栅结构进行仿真,分析了反射区光栅对激光器的阈值、主模功率差等参数的影响。根据仿真优化的结果,制作了单片集成两段式双波长分布反馈半导体激光器芯片并进行了测试。测试结果表明两段式结构能够提高双波长激光器的稳定性和边模抑制比,减小两个主模的功率差。在稳定工作的情况下,两个主模功率差可达0.3 dB,边模抑制比大于35 dB。     

半导体激光器输出混沌光的延时特性和带宽

提出一个新的方案用于抑制半导体激光器输出混沌光的延时特性并研究其带宽.在该方案中,将由伪随机信号驱动的相位调制器加到具有双路光反馈的半导体激光器的两个反馈腔中,从而构成具有双路相位调制光反馈的分布反馈半导体激光器系统.数值研究了延迟时间和反馈系数等参数对该系统输出混沌光的延时特性的影响,用自相关函数曲线中的延时特征峰的最大值表示延时特性.然后将该系统对延时特性的抑制效果和具有双路光反馈的分布反馈半导体激光器系统以及具有单路相位调制光反馈的分布反馈半导体激光器系统进行比较,结果表明本文所提出方案的抑制效果最好.进而基于能有效抑制延时特性的参数条件研究了具有双路相位调制光反馈的分布反馈半导体激光器输出混沌光的带宽,结果表明,抽运因子的增大和反馈系数的增加都能使系统输出混沌光的带宽变大.     

半导体激光器混沌输出的延时特征和带宽

外腔延时特征和带宽是影响混沌激光应用的两个重要参量.本文将一个单路光反馈的半导体激光器输出的激光部分地注入到另一个双路滤波光反馈的半导体激光器中,从而构成一个具有外光注入的双路滤波光反馈半导体激光器系统,即主从激光器系统,用于抑制混沌激光的延时特征并研究其带宽.数值研究了外光注入系数、反馈强度、抽运因子和滤波器带宽对系统输出混沌激光的延时特征的影响,然后将该系统对延时特征的抑制效果和具有外光注入的单路光反馈半导体激光器系统、具有外光注入的双路光反馈半导体激光器系统、具有外光注入的单路滤波光反馈半导体激光器系统以及无光注入双路滤波光反馈半导体激光器系统进行对比和分析,结果表明本文提出的方案对延时特征的抑制效果最好.然后在本文提出的具有外光注入的双路滤波光反馈半导体激光器系统中,延时特征被有效抑制的参数条件下研究系统输出混沌激光的带宽,结果表明,通过适当选择参数的取值,本文提出的方案可以提高系统输出混沌激光的带宽.     

自混沌光相位调制光反馈半导体激光器输出光的混沌特性

混沌光的延时特征(time delay signature, TDS)和带宽是影响混沌激光应用的两个重要参量,常用来表征混沌光的混沌特性.将具有外腔光反馈的半导体激光器(semiconductor laser, SL)作为主激光器,以具有自混沌光相位调制光反馈的SL作为从激光器,并将主激光器输出的混沌光双路注入到从激光器中,构成具有外光双路注入的自混沌光相位调制光反馈的半导体激光器系统.数值研究了外光注入系数和反馈系数等参数对系统输出光TDS的影响,然后将此系统对TDS的抑制效果和具有外光双路注入的光反馈半导体激光器以及具有外光单路注入的自混沌光相位调制光反馈半导体激光器进行对比和分析,从而阐明了本文所提出的方案对TDS的抑制效果较好.在TDS被有效抑制的参数条件下,研究了混沌光的带宽,结果表明:本文提出的方案可以有效提高系统输出混沌光的带宽,获得混沌光的3 dB带宽的最大值约为16 GHz.     

全光学型延时反馈法控制外腔式半导体激光器的混沌

根据Pyragas连续反馈法控制混沌的原理，提出一种全光学型延时反馈法控制半导体激光器混沌的方案，用相干理论分析了该方案实现混沌控制的机理和条件，进行了计算机数值模拟，结果证明了该方案的有效性. 关键词：     

多延时互耦合半导体激光器的实时混沌同步特性

针对双延时和三延时互耦合半导体激光器系统,研究了互耦合延时和互耦合强度对实时混沌同步质量的影响,提出了双延时互耦合系统中可将其中一个互耦合延时看作反馈延时的思想,揭示了多延时互耦合半导体激光器系统实时混沌同步条件和规律.研究结果表明,多延时互耦合系统中,某两条双向链路的互耦合延时比值为2,是实现高品质实时混沌同步的基本条件;增大互耦合强度,可以改善实时混沌同步品质,且在较低的等效耦合强度条件下,双延时互耦合系统较三延时互耦合系统更易于实现良好的实时混沌同步.     

多延时互耦合半导体激光器的实时混沌同步特性

针对双延时和三延时互耦合半导体激光器系统,研究了互耦合延时和互耦合强度对实时混沌同步质量的影响,提出了双延时互耦合系统中可将其中一个互耦合延时看作反馈延时的思想,揭示了多延时互耦合半导体激光器系统实时混沌同步条件和规律.研究结果表明,多延时互耦合系统中,某两条双向链路的互耦合延时比值为2,是实现高品质实时混沌同步的基本条件;增大互耦合强度,可以改善实时混沌同步品质,且在较低的等效耦合强度条件下,双延时互耦合系统较三延时互耦合系统更易于实现良好的实时混沌同步.     

用双滤波反馈半导体激光器产生低延时特征的混沌信号

将两个法布里-珀罗干涉仪作为双外腔构成双滤波反馈半导体激光器,获取低延时特征混沌信号,理论研究了反馈时间、反馈强度、滤波器带宽以及滤波器中心频率与激光器中心频率之间的频率失谐对双滤波反馈半导体激光器混沌输出延时特征的影响.研究结果表明:当两个腔的反馈延迟时间之差约等于激光器弛豫振荡周期的一半时,输出混沌信号的延时特征抑制效果相对较好.在此基础上,通过合理选择反馈强度、滤波器带宽、滤波器中心频率与激光器中心频率之间的频率失谐,双滤波反馈半导体激光器输出混沌信号的延时特征被进一步抑制.最后,绘制混沌延时特征在滤波器带宽和频率失谐构成的参量空间的分布图,确定获取低延时特征的混沌信号所需的反馈参量范围.     

基于双路光电反馈下光注入半导体激光器的高性能线性调频信号产生

提出了一种基于双路光电反馈下,光注入半导体激光器的高性能微波线性调频信号产生方案,并进行了实验验证.在合适的注入参数下,光注入半导体激光器可工作于单周期振荡态,生成频率由注入强度和失谐频率决定的可调谐微波信号.通过加载波形为类三角波的电压信号控制注入强度,光注入半导体激光器可生成宽带微波线性调频信号.进一步通过引入延时匹配的双路光电反馈环路,来提升光注入半导体激光器生成线性调频信号的质量:分别基于傅里叶域模式锁定原理和自注入锁定技术,引入短环光电反馈和长环光电反馈,以同时实现线性调频信号的梳齿信噪比提升和线宽窄化.在验证实验中,本方案产生了带宽为8 GHz(18—26 GHz)的线性调频信号,其梳齿信噪比达到40 dB,梳齿线宽为1 kHz.实验结果证明了本方案能够生成同时具有大带宽、高梳齿信噪比、窄线宽且相位关系稳定的高性能微波线性调频信号.     

半导体激光器混沌光电延时负反馈控制方法研究

提出半导体激光器混沌光电延时反馈控制方法.通过附加一个光电延时电路控制系统,建立了三个有光电延时反馈条件下的注入激光混沌控制物理模型.进行了有控制时的最大Lyapunov指数分析.数字仿真发现,当调节延时时间和反馈光电流时,能控制激光混沌到3周期态、5周期态等;当周期键控光电流时,能控制激光混沌到8周期态、9周期态等;最后,通过组合应用光电延时反馈控制电路系统与附加周期调制驱动电流时,能有效地控制激光混沌到单周期态以及其他周期态. 关键词： 混沌 控制 激光器 光电转换     

Study on a broad-area laser diode with external cavity feedback

The external cavity feedback of a broad-area laser diode is investigated. In Fourier optic methods, the inserted prism in an external cavity can be interpreted as a spatial filter in the Fourier plane of the laser diode. The transverse mode can be selected by changing the position of the filter. As the result of a self-consistency theoretical analysis, the output beam of the external cavity has a single-lobed far-field profile. It agrees well with the experiment result. The beam times-diffraction-limit-factor M² is measured to be 1.16.     

时变电流注入下光电负反馈垂直腔表面发射激光器的偏振双稳特性

基于光电负反馈垂直腔表面发射激光器(VCSELs)的理论模型,数值研究了时变电流注入下反馈率大小和注入电流扫描周期对VCSELs偏振双稳特性的影响.研究结果表明:增大反馈率将使双稳区域向更大电流方向移动,同时双稳区宽度增加;增大注入电流扫描周期将使双稳区宽度减小.因此,通过调整光电负反馈的大小以及注入电流的扫描周期,可实现对VCSELs偏振双稳特性的控制.     

Controlling and synchronizing spatiotemporal chaos of the coupled Bragg acousto-optical bistable map system using nonlinear feedback

In this paper we present the control and synchronization of a coupled Bragg acousto-optic bistable map system using nonlinear feedback technology. This nonlinear feedback technology is useful to control a temporally chaotic system as well as a spatiotemporally chaotic system. It can be extended to synchronize the spatiotemporal chaos. It can work in a wide range of the controlled and synchronized signals, so it can decrease the sensitivity down to a noise level. The synchronization can be obtained by the analysis of the largest conditional Lyapunov exponent spectrum, and easily implemented in practical systems just by adjusting the coupled strength without any pre-knowledge of the dynamic system required.     

0.02 nm带宽近衍射极限输出的双外腔反馈半导体激光器

实验研究了宽接触条形双外腔反馈半导体激光器,在该激光器的输出表面镀增透膜,反馈是由高反射率平面镜和闪耀光栅组成,通过调整平面镜和光栅的倾斜角度,使得特定的空间模式和纵模注入半导体激光器,使之产生振荡,并抑制了激光腔内振荡的其他横模和纵模数,从而输出单瓣近衍射极限的激光束。同时在腔内插入标准具,使得输出激光线宽达到0.02 nm,输出功率在150 mW。输出光束的光束质量因子M2为1.16。     

切削用量对铝靶表面质量的影响

采用单点金刚石切削技术，完成了对ICF实验用铝靶的切削加工，重点研究了切削用量对加工表面质量的影响。实验结果表明:采用较小的进给速度，较大的主轴转速能够获得较低的表面粗糙度，切削深度对表面质量影响较小。通过Form Talysurf 表面轮廓仪测量，结果表明表面粗糙度小于50 nm。     

基于注入锁定法布里-珀罗激光器的光学双稳态及光存储研究

研究基于注入锁定法布里-珀罗激光器的全光双稳态效应及其在全光存储中的应用. 进行了法布里-珀罗激光器的注入锁定的实验研究, 对注入锁定的法布里-珀罗激光器的输出功率特性进行实验分析, 得到了不同注入光波长失谐量对迟滞曲线的门限宽度和消光比的影响. 进一步, 通过对控制信号功率的合理设置, 实现了对10 Gb/s输入信号的2.5 GHz光存储验证了利用注入锁定法布里-珀罗激光器实现高速全光存储的可行性, 在高速光纤通信领域具有极大的应用价值.     

Controlling the frequency of the frequency-shifted feedback fiber laser using injection-seeding technique

In this paper we describe the stabilization of the optical frequency comb (OFC) generated by the frequency-shifted feedback (FSF) erbium fiber laser. Frequency of the comb is controlled using the distributed feedback laser diode seeded into the cavity of the FSF laser. When the DFB diode is stabilized to the molecular absorption line of hydrogen cyanide frequency stabilized OFC is obtained.     

A power and wavelength detuning-dependent hysteresis loop in a single mode Fabry-Prot laser diode

In this paper, we observe experimentally the optical bistability induced by the side-mode injection power and wave-length detuning in a single mode Fabry-Prot laser diode (SMFP-LD). Results show that the bistability characteristics of the dominant and injected modes are strongly dependent on the injected input optical power and wavelength detuning in an SMFP-LD. We observe three types of hysteresis loops: counterclockwise, clockwise, and butterfly hysteresis with various loop widths. In the case of a bistability loop caused by injection power, the transition from counterclockwise to clockwise in the hysteresis direction with the wavelength detuning from 0.028 nm to 0.112 nm is observed in a way of butterfly hysteresis for the dominant mode by increasing the wavelength detuning. The width of hysteresis loop, induced by wavelength detuning is also changed while the injection power is enhanced from 7 dBm to 5 dBm.     

高功率半导体激光器倍频实现紫外光输出

采用中心波长780 nm、线宽0.13 nm的体布拉格光栅外腔半导体激光作为基频光,基于Ⅰ类相位匹配的三硼酸锂晶体(LBO),获得了中心波长为390 nm的倍频光输出,输出功率30 μW,转换效率0.01%,为高功率紫外光束的实现提供了新的技术路线。     

掺Yb钒酸盐晶体激光振荡中的光学双稳态现象研究

研究了三种掺Yb钒酸盐晶体Yb:LuVO4,Yb:YVO4和Yb:GdVO4的激光振荡中所呈现的光学双稳态效应.以晶体所吸收的抽运功率表征的双稳区宽度ΔPabs可超过1W,在双稳区高功率一侧的边界,即激光振荡的上阈值点,出现激光输出功率的不连续变化或跃变,同时发生亚毫秒时间尺度上的大幅度强度涨落.谐振腔的输出耦合透过率、晶体长度、晶体中的热效应等对双稳态效应均具有重要影响.