体布拉格光栅外腔半导体激光器光谱特性研究

用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与瓦级半导体激光器(LD)以及快轴准直柱透镜构成一个可以将半导体激光器的工作波长稳定在体布拉格光栅布拉格波长处的外腔激光器。测量了体布拉格光栅外腔激光器的波长稳定性与其工作电流、热汇温度、激光束准直装置等因素的关系。分析了波长稳定效果与半导体激光器增益谱特性、外腔结构参量等因素的关系。研究表明,在相同的工作电流、热汇温度下,当准直柱透镜直径为0.4 mm时的波长稳定效果较好;在此情况下,当热汇温度控制在30℃,工作电流从0.5 A增加到1.5 A的测量范围内,以及当工作电流固定在1.5 A,热汇温度从20℃增加到35℃时,测得的光谱特性表明,半导体激光器的工作波长可以很好地稳定在体布拉格光栅的布拉格波长处。与该激光器在同样条件下自由运转的光谱比较,可以看到,自由运转激射波长与体布拉格光栅的布拉格波长差值小于2.6 nm情况下,可以获得很好的波长稳定效果。实验也表明,当该值大于4.8 nm时波长稳定效果变差。     

双波长工作的光纤光栅外腔半导体激光器

本文利用多波长光纤布拉格光栅与端面镀有增透膜的半导体激光器管芯耦合形成外腔激光器。研究了不同光纤光栅布拉格波长间隔下,器件的工作性能。当光纤光栅波长间隔不同于管芯的FP腔模式间隔时,不能得到稳定的多波长输出。通过调整光纤栅的各个布拉格波长间隔,使之和半导体激光器FP模式间距相同时,得到了输出稳定的双波长激光。     

795 nm大功率外腔半导体激光器的研究

采用超极化惰性气体的磁共振成像技术可大大提高肺部影像成像质量，其中自旋交换光泵作为超极化惰性气体的关键，通常是对碱金属铷进行泵浦，为获得较好的泵浦效率，要求泵浦源具有窄光谱宽度和高功率的特点。针对这一需求，提出以体布拉格光栅（VBG）作为外腔反馈元件的795 nm窄谱宽外腔半导体激光器设计，并对VBG的外腔锁模稳定性进行了分析讨论，最终实现了功率为6.36 W，谱宽低至0.036 nm的795.245 nm单管外腔激光输出，为实现大功率的单管外腔半导体激光器奠定基础。     

980nm单模运转未镀增透膜光纤光栅激光器

提出了一种工艺简单的980nm未镀增透膜的光纤光栅外腔半导体激光器。首先从理论上分析了边模抑制比(SMSR)与激光二极管前表面反射率R2、外腔长Lext和激光二极管一光纤耦合效率之间的关系,得出边模抑制比随R2和Lext的增大而减小,而随着激光二极管一光纤的耦合效率的提高而增大。从计算结果中还可以看出,即使半导体激光器不镀增透膜(R2=0．3时)。在其它参量合适的情况下,边模抑制比仍可大于40dB。然后,对其进行实验验证。在半导体激光器未镀模的情况下,选择光纤光栅发射率为0．5,外腔长为12．5cm,输人电流为28．8mA(约为阈值电流的2．4倍)时,通过仔细调节恒温、恒流电路,实现了边模抑制比高于40dB的稳定的单纵模输出,外腔激光器的线宽优于1．6MHz。     

光纤光栅外腔半导体激光器的高频调制特性

报道了光纤光栅外腔激光器瞬态特性的理论分析,引入了一个适用于外腔情况的等效光子寿命,模拟计算表明,要获得高于2．5GHz的调制速率,光纤光栅外腔的长度必须短于4cm范围,对所研制的光纤光栅外腔激光器进行了高频调制测量,得到了在1GHz下的单模激光输出,边模抑制比在40dB以上,3dB动态线宽为0．1nm左右,20dB动态线宽为0．3nm。     

用于全光波长转换的外腔半导体激光器的注入电流选择

实验研究了注入光对光纤光栅外腔半导体激光器阈值电流的影响,给出了可同时获得高消光比和高转换速率的注入电流范围。采用载流子消耗机抽对实验结果进行了实性分析。     

高边模抑制比窄线宽的光纤光栅外腔半导体激光器

本文从耦合腔理论出发分析了光纤光栅外腔半导体激光器的模式选择,得到了为达到稳定的高主边模抑制比所需的短外腔、短光纤光栅的器件设计原则.制作了两只光纤光栅外腔半导体激光器,Q₁为短外腔(<2mm)、短光纤光栅(4mm)结构,Q₂为长外腔(20mm)、长光纤光栅(17mm)结构.测量Q₁的主边模抑制比为35dB,Q₂的主边模抑制比为10dB.     

改善外腔半导体激光器调谐特性的新方法

基于原有的Littman结构外腔半导体激光器,提出采用一种新的光学方法来实现波长调谐。该方法采用了包含一个旋转楔形棱镜的“光杠杆”系统来降低调谐的机械要求,提高波长选择精度。通过选择不同的楔形棱镜顶角和光线入射角,机械要求可以降低1～2个数量级,波长选择精度也得到相同量级的提高。该方法使Littman结构外腔半导体激光器的调谐特性得到极大的改善,并大大降低了震动的敏感性。     

双波长自注入式光纤光栅外腔脉冲半导体激光器

提出了一种两个光纤光栅作法布里－珀罗半导体激光器的外反馈元件，在外加正弦信号的驱动下工作在增益开关状态的双波长自注入式脉冲半导体激光器。对两个波长对应的谐振腔的腔长相同与不同的两种情况进行了实验研究，并成功地获得了波长为1555．97nm和1557．9nm，脉冲宽度约为45ps和70ps，重复频率约为2GHz的双波长光脉冲信号。     

用半导体激光器作调制器的双波长可调谐锁模光纤激光器

提出一种用法布里—珀罗腔半导体激光器(F—PLD)作调制器，用线性凋啾光栅(LCFG)进行波长选择的双波长环形腔主动锁模光纤激光器。利用线性凋啾光栅在腔内的色散效应使两个波长的光脉冲通过饵光纤(EDF)时在时域上分开，从而威小了不同波长的光脉冲同时通过饵光纤时造成的竞争，因此可以在室温下获得波长间隔较小的稳定的双波长光脉冲输出。实验中成功地获得了重复频率约为2GHz，波长间隔为0．92nm的稳定双波长光脉冲，并通过调谐线性凋啾光栅中心波长的位置使激光波长可以在约3nm范围内调谐。