大功率分布反馈激光器中光栅优化及试验

对于分布反馈激光器来说，光栅的耦合系数是一个重要参数. 利用改进的耦合波理论计算了具体器件结构中光栅形貌对二级光栅耦合系数的影响. 在此基础上制作的器件功率达到了单面50 mW，边模抑制比为36 dB. 关键词： DFB激光器 耦合波理论 二级光栅 边模抑制比     

基于掩埋光栅一级分布反馈结构的太赫兹量子级联激光器

结合理论和实验研究了掩埋光栅一级分布反馈太赫兹量子级联激光器中的模式竞争和功率特性。理论计算得到掩埋光栅腐蚀深度与两个带边模式的波导损耗、光学限制因子、辐射损耗以及辐射效率的关系。理论计算表明,掩埋光栅分布反馈结构可以通过改变腐蚀深度,保证激光器稳定单模工作在高频带边模式的同时,调节激光器的阈值增益以及辐射效率。实验和测试结果表明,激光器辐射波长和掩埋光栅的周期成正比,激光器可以在整个动力学范围内稳定单模工作。单模激光器的波长范围可覆盖86.2~91.7μm的范围,边模抑制比可达25 dB,最大输出功率为9.1 mW。该工作有助于高性能单模太赫兹激光器及锁相耦合激光器阵列的研制。     

基于纳米压印技术分布反馈激光器阵列的ONU光源研究

利用纳米压印工艺及对接生长工艺制作了基于分布反馈(DFB)激光器阵列的适用于波分复用光无源网络(WDM-PON)光网络单元(ONU)的低成本光源芯片。器件使用单片集成多模干涉器进行合波输出。测试结果显示,器件平均阈值小于10mA,边模抑制比大于40dB,波长调谐范围大于10nm,出光功率大于0.2mW。     

940nm水平腔面发射半导体激光器设计与制备

水平谐振腔面发射分布反馈(Surface emitting distributed feedback,SE-DFB)半导体激光器因具有更好的光束质量获得了广泛关注.本文设计了波长为940 nm的水平谐振腔面发射分布反馈半导体激光器,分析了光栅的结构参数(形状、周期、占空比、刻蚀深度等)对激光器发光特性(线宽、边模抑制比...     

基于级联光纤光栅的双模外腔半导体激光器的实验研究

实现了使用两个级联的光纤Bragg光栅的外腔半导体激光器的双模运转.两个模的峰值波长取决于光纤Bragg光栅的峰值反射波长,分别为1531.5nm与1549.4nm.注入电流为53mA时,两模峰值功率达到均衡为0.5mW,边模抑制比为27dB.     

闪耀光栅外腔反馈压窄半导体激光器线宽技术的研究

在讨论半导体激光线宽压窄理论的基础上,利用闪耀光栅作为外部反馈元件,介绍了由中心波长为949.6nm、原始线宽为1.2THz的单管半导体激光器构成的反馈外腔,它能够很好的改善半导体激光器的性能。实验得到了中心波长稳定的、单纵模的高质量激光输出,边模抑制比大于30dB,线宽优于1.2MHz(Δλ<3.6×10-6nm)。实验证实了强反馈能够很好地改善外腔半导体激光器的动态特性。     

双微环谐振腔耦合的双波长半导体激光器（英）

提出一种新颖的单片集成双微环耦合的双波长半导体激光器结构。集成于激光腔内的2个微环谐振腔作为模式选择滤波器,通过游标效应选择谐振模式,同时还可作为等效的反射镜面以形成行波腔。这种无需解理的行波激光腔代替了需要解理面的法布里-珀罗驻波腔。理论仿真表明,跟驻波腔结构相比,行波腔双微环激光器结构简单,可获得约34 mA的较低的阈值电流和大于31 dB的边模抑制比。合理地控制有源区的增益峰值和谐振模式分布,该激光器能提供一致性和稳定性较好的双波长激光输出。     

半导体激光器与光纤光栅对接耦合研究

半导体激光器管芯与光纤光栅的对接耦合对光纤光栅外腔激光器的特性起到关键作用。利用散射矩阵分析了激光器管芯与光纤光栅外腔的对接耦合，发现对接的距离以及对接的耦合效率决定了光纤光栅外腔激光器的性能。在强反馈情况下,激射波长在光纤光栅外腔有效反射率决定的布喇格波长内随对接耦合距离周期性的变化,对弱反馈情况则有些不同。同时对比了两种情况的边模抑制比。该分析为实际制作器件提供了指导。     

波长可调谐取样光纤光栅激光器的输出特性研究

建立了具有两个取样周期略有不同的取样光纤光栅反射镜的Vernier波长调谐机制的光纤分布布拉格反射式激光器的数值仿真模型,对激光器的输出特性进行了分析. 研究了激光器输出特性随着激光器前后光栅反射镜波长以及前后光栅反射镜反射率的变化关系. 提出了对两取样光栅反射率的优化配置方案,可以使输出激光的边模抑制比有所提高;同时对波长调节方式也进行了探讨;进行了实验研究. 关键词： 取样光纤光栅 光纤激光器 波长可调谐激光器     

基于光纤光栅的可调谐半导体激光器

本文利用光纤光栅(FBG)形成外腔反馈及F-P半导体激光器的多模特性,得到波长稳定、可调谐的半导体激光光源,系统研究了不同反馈比率对激光器光谱特性的影响.通过向FBG施加轴向拉力和压力可实现10nm的波长调谐,得到一系列波长间隔0.94nm的激光输出,边模抑制比达35dB,光谱线宽小于0.2nm.     

基于电流自适应补偿的高稳定度调制光栅Y分支型激光器控制系统

针对半导体激光器在实际应用中波长、功率稳定性较差以及控制系统复杂等问题,设计了一套高稳定度调制光栅Y分支型激光器控制系统。该系统利用模糊比例-积分-微分控制算法稳定功率,并通过两次正交试验优化算法参数,减小功率超调量,同时提出电流自适应补偿的波长校准算法,提升不同功率下的波长稳定性,解决电流内环反馈时引起的波长和功率交叉影响问题。结果表明,仿真优化后的激光器功率超调量从1.528%降低至0.014%,系统调整次数由21减小至17;测试调制光栅Y分支型激光器60 min内的功率漂移量仅为0.004 4 mW,稳定度达到0.060 4%,波长漂移量为1.9 pm,稳定度达到1.22×10^-6。经校准,激光器的半导体光放大器电流在28～78 mA范围内,波长变化量从23.4 pm减小至2.6 pm。     

单片集成微环反射器可调谐半导体环形激光器理论和数值模型(英)

设计了一种新颖的快速可调谐激光器。这种激光器在恒定电流泵浦的有源微环组成的半导体环形激光器腔外部集成一个可调谐的无源微环反射器,其结构将决定激光器激射腔模的有源腔和无源可调谐部分分离,有助于提高调谐速度。与光栅结构的激光器相比,该激光器结构简单,具有强烈的选模功能,不需要相位匹配部分,输出波长不受调谐部分热效应的影响。基于多模速率方程建立了激光器的理论和数值模型,数值仿真结果表明该激光器能在选取的15个腔模范围内完成数字调谐,且具有40 mA的较低阈值电流和适中的边模抑制比。     

高功率宽调谐范围掺Yb3+光子晶体光纤激光器

采用闪耀光栅作为色散元件,构建了前向、后向输出两种结构的可调谐掺Yb3 光子晶体光纤激光器,并对其输出特性进行了分析研究.在抽运功率5.75W时,前向输出结构实现了1050.6～1110.2 nm的连续调谐输出,光谱线宽约0.1 nm,边模抑制比大于44 dB.在调谐激光波长为1085 nm时,得到最高输出功率677 mW.结构改进的后向输出结构的可调谐输出结构在抽运功率4.43 W,调谐波长1075 nm,实现了2.21 W的功率输出,斜率效率为73%;调谐范围50.9 nm(1042.1～1093 nm),光谱线宽小于0.08 nm,边模抑制比大于50 dB.两种结构的可调谐激光器输出均为线偏振光,偏振度大于89.5%.     

波长可调谐超短光脉冲的简便高质的生成技术

提出了一种以处于增益开关调制状态下的法布里珀罗(Fabry-Pérot)半导体激光器作为光源,采用简单的自激注入锁定方式,以生成波长可调谐的超短光脉冲的实验系统。该实验装置中,激光器的外腔包括两个串联在一起的布拉格光纤光栅,一个掺铒光纤放大器(EDFA),一个光耦合器和两个环行器,其作用是选模,以及增强并控制反馈回激光器内腔的光强。该实验系统简单而高效,在24nm的波长调谐范围内获得了边模抑制比高于40dB的单模光脉冲输出;而在1521.8nm和1550.0nm之间28.2nm的波长调谐范围内,边模抑制比高于35dB。所得到的各个单波长激光脉冲的时域半峰全宽为140~260ps,各个脉冲的光谱半峰全宽皆为0.1nm。     

稳定可调谐的单纵模多环形腔掺铒光纤激光器

提出了一种多环形腔(MRC)结构的稳定可调的单纵模(SLM)掺铒光纤激光器,多环形腔结构由双环形有源腔和两个次级无源腔组成.这种激光器是利用光纤法布里珀罗可调滤波器(FFP-TF)以及光学光栅滤波器(OGF)两种滤波器和多环形腔结构相结合来共同选模.可实现波长调节范围为1528～1565 nm,在整个波长调节范围内边模抑制比大于44.53 dB,在1554 nm附近边模抑制比可以达到最大值51.18 dB, 输出功率为-8.84 dBm,通过应用多环型腔结构,激光器的输出很稳定,在18 min的观察时间内,中心波长的变化小于0.02 nm,输出功率的变化小于0.04 dBm,实现了稳定且可调谐的单纵模输出.     

光纤环形谐振腔中饱和吸收体光栅的数值模拟和特性分析

利用耦合非线性微分方程组求解饱和吸收体光栅(SAG)的损耗谱,得到了在无谐振腔时SAG参数与光栅带宽、中心频率损耗、边模抑制比等光栅滤波特性的关系。考虑谐振腔的存在,对SAG纵模边模抑制比进行修正,数值分析了优化区范围及优化程度。结果表明,当满足饱和吸收体长度约为腔内光纤长度1/3时,可实现平坦的边模损耗谱,且在小于由注入功率决定的掺铒光纤长度内,纵模的边模抑制比较无谐振腔时提高了0.3～0.6dB。采用扫频法初步验证了达到平坦边模损耗谱的条件。     

双微环谐振腔耦合的双波长半导体激光器（英文）

提出一种新颖的单片集成双微环耦合的双波长半导体激光器结构。集成于激光腔内的2个微环谐振腔作为模式选择滤波器,通过游标效应选择谐振模式,同时还可作为等效的反射镜面以形成行波腔。这种无需解理的行波激光腔代替了需要解理面的法布里-珀罗驻波腔。理论仿真表明,跟驻波腔结构相比,行波腔双微环激光器结构简单,可获得约34mA的较低的阈值电流和大于31dB的边模抑制比。合理地控制有源区的增益峰值和谐振模式分布,该激光器能提供一致性和稳定性较好的双波长激光输出。     

基于双增益芯片合束的超宽带可调谐中红外激光器

设计了一种基于双增益芯片合束的超宽带可调谐中红外激光器,该激光器以Littrow结构为基础,采用中心波长分别为4.0μm和4.6μm的两个量子级联增益芯片提供光增益,通过4.2μm低通高反分束片合束后,将增益光入射到300 lines/mm的闪耀光栅形成光反馈,两个量子级联增益芯片通过交替互补的工作方式实现了3～5μm的超宽谱调谐。在25℃温控和303 mA注入电流下,该激光器在34.54°～46.50°的闪耀光栅旋转角度下工作,波长调谐范围为3779～4836 nm（包括179 nm波长调谐空白区间）,最大输出光功率为14.12 mW,边模抑制比为20 dB。该激光器具有结构紧凑、调谐范围超宽的优点,可为研制便携式模块化的中红外激光器提供参考。     

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。     

光谱稳定的低功耗980nm单模泵浦源半导体激光器

由于在很多特殊应用领域要求980 nm泵浦源半导体激光器具有光谱稳定、低功耗等,本文通过对980nm单模半导体激光器的腔长、腔面反射率及光纤光栅反射率等优化设计,研制出低阈值、高功率980 nm光纤光栅外腔波长稳定半导体激光器。该低功耗、波长稳定的单模半导体激光器,在100 m A工作电流下尾纤输出功率达到51 m W,3 d B带宽为0.16 nm,边模抑制比大于40 d B,器件在250 m A工作电流下,尾纤输出功率达到120 m W。