回音壁微腔激光器噪声特性数值模拟研究(特邀)EI北大核心CSCD

通过建立包含朗之万噪声源的三模速率方程模型,模拟研究了回音壁模式微腔激光器的噪声特性和线宽特性,特别是注入电流热效应引起的跳模及其对光功率和实现窄线宽的影响。回音壁微腔激光器单模工作时,在大偏置电流下可由低频处的频率噪声得到百kHz以下的激光器线宽;在微腔双模激射状态下,由于模式竞争作用,微腔激光器的相对强度噪声和频率噪声在低频处都有明显的升高,使得激光器的线宽展宽。此外,还采用快速傅里叶变换的方法由时域信号计算获得激光模式光谱线型,由此得到的激光模式线宽与通过频率噪声谱获得的线宽基本一致。     

间距可调的双模正方形微腔激光器(特邀)

针对双波长激光器间距精细调谐的需求,基于正方形微腔的模场分布,设计了中心及四个角区电流注入窗口的正方形微腔激光器.利用有限元法对提出的结构进行分析,发现改变腔体折射率分布差,可以调控基横模和一阶横模的波长间距.基于半导体平面加工工艺成功制备了边长为30μm的非均匀注入正方形微腔激光器.当注入电流从42 mA增加到53 ...     

减反膜外腔半导体激光器特性的研究

研究了镀减反膜GaAs半导体激光器在Littrow 式外腔结构中的输出特性.采用电流补偿技术,得到了约30 GHz的连续无跳模调谐范围.利用外差拍探测技术获得激光器输出线宽约为120 kHz.还研究了激光器的强度噪声分别随着电流与波长变化的特点并对此进行了分析.该类激光器可以广泛应用在冷原子物理、激光光谱以及量子光学等许多领域. 关键词： 减反膜 半导体激光器 线宽 强度噪声     

间距可调的双模正方形微腔激光器(特邀)EI北大核心CSCD

针对双波长激光器间距精细调谐的需求,基于正方形微腔的模场分布,设计了中心及四个角区电流注入窗口的正方形微腔激光器。利用有限元法对提出的结构进行分析,发现改变腔体折射率分布差,可以调控基横模和一阶横模的波长间距。基于半导体平面加工工艺成功制备了边长为30μm的非均匀注入正方形微腔激光器。当注入电流从42 mA增加到53 mA时,该激光器的波长间隔从0.18 nm减小到0.1 nm,强度比小于4 dB。除此之外,继续增加电流,由于双模间隔的进一步减小,出现了明显的单周期振荡现象。     

微腔激光器

微腔激光器是当前光电子学和光子学中迅速发展的一个新领域。本文讨论了微腔工作的基本原理和基本特性,介绍了几种形式的微腔结构,并就微腔和微腔激光器的应用现状和前景作了评述和展望。     

复合双外腔半导体激光器的量子噪声

本文用半经典理论给出了复合双外腔半导体激光器的量子噪声谱.     

半导体激光器线宽压窄及其特性研究

本文从理论上分析了外腔半导体激光器的线宽压窄原理,用延时自外差法对外腔半导体激光器的线宽特性进行了测量研究,得到了线宽反比于激光器输出功率及外腔反馈率的实验结果.     

垂直腔面发射半导体微腔激光器

评述了垂直腔面发射半导体激光器研究的最新进展,就其结构特点、应变量子阱结构、超晶格镜面和微腔效应作了简要的论述,探讨了进一步降低半导体激光器阈值的途径,介绍了新型的氧化约束型垂直腔面发射半导体激光器,并对微腔激光器中自发辐射增强效应和三维封闭腔的特性给出了描述,同时展望了该器件的应用及发展前景。     

分布反射面发射垂直微腔半导体激光器的微腔效应

从理论上分析了作为垂直腔面发射半导体激光器反馈面的异质多层结构对光腔中激光传输振荡过程的影响．指出其相位匹配和等效反射面位置对改善激光器性能的重要作用．说明目前这种被认为很有希望的微腔结构，实际上难以观察到微腔效应的物理根源，并指出其改进的途径． 关键词：     

半导体垂直腔面发射激光器的微腔效应

应用腔量子电动力学和半导体物理学讨论了半导体垂直腔面发射激光器的微腔效应,得到了实际腔结构和注入载流子下的半导体生趣腔面发射激光器的自发发射谱,计算结果表明,半导体分布布拉格反射垂直腔激光器的单方向自发发射可以境强约２００倍。     

法布里-珀罗腔对相位噪声测量的影响

从理论上讨论了通过法布里－珀罗腔将输入场的相位噪声转换为强度噪声的过程。分析了腔参数对输入场相位噪声测量的影响，并对自由运转时单模量子阱激光器相位噪声进行了测量。     

可调谐单模窄线宽外腔半导体激光器

可谐谐单模窄线宽外腔半导体激光器具有光谱纯度高，波长覆盖范围广（０．６－３５μｍ）、结构紧凑、效率高，寿命长，成本低，可靠性高，使用方便等突出优点，９０年代以来已在新兴的光纤通信，光学元件测试，计量检测传感、高分辨率光谱分析、生物医学等领域推广应用，本文对外腔半导体激光器的工作原理，结构性能，发展历史及应用前景作了简要的介绍。     

外腔任意反馈半导体激光器的频率调谐特性

根据半导体激光器外腔反射率的不同，系统地研究了外腔任意反馈半导体激光器的频率调谐特性，理论分析及数值模拟与实验结果基本一致。     

语音信号调制的微腔半导体激光器的抗噪音性能

假定微腔半导体激光器输入调制信号为实际语音信号,伴随语音信号的噪音为加性白噪音,在小信号近似下,得到了电流调制和自发发射寿命调制下激光器的传递函数;在大信噪比的前提下,对激光器进行了频域分析,得到了不同参量下的信噪比增益.数值模拟结果表明,在偏置电流的变化范围内,存在极低信噪比增益区,大自发发射因子、小自发发射寿命有利于使该区变窄;语音信号的通带范围和功率谱密度分布特征参量的适当选取,可以使激光器的抗噪音性能在偏置电流的某段范围内得以提高.     

单块非平面环形腔激光器的强度噪声抑制技术研究

研究了LD泵浦1319nm单块非平面环形腔(NPRO)激光器的强度噪声特性,发现随着输出功率的增加,弛豫振荡峰频率从100kHz向280kHz移动,同时弛豫振荡峰宽度增加但幅度降低,且在弛豫振荡峰处发生π相位跃变,在600kHz以上频率区域,噪声已经接近量子噪声极限。自行设计的噪声抑制电路在实现足够大增益的同时,在500kHz附近获得了约65°的相位超前,由此获得了优于通常同类实验的噪声抑制结果:当弛豫振荡峰频率为230kHz时,弛豫振荡峰处和低频区域的强度噪声幅度分别被抑制了45dB和20dB。     

量子阱微腔环型半导体激光器

报道了用纳米制作技术,实现了InGaAs/InGaAsP环型微腔激光器.激光器的直径为3μm～20μm,环的宽度为0.4μm～3μm,环的厚度为190nm.其激射峰值波长为1403nm.     

半导体激光器速率方程的参数提取(特邀)

重新评估了常见半导体激光器参数提取方法中近似条件的适用性,提出更加通用的方程进行半导体激光器速率方程的参数提取.以分布式反馈激光器芯片为例,利用小信号频率响应曲线(S21)准确提取了半导体激光器谐振频率fr与阻尼因子γ,结合激光器的光功率-电流(P-I)响应曲线,即可计算出半导体激光器速率方程的各个参数.对比之前的参数...     

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。     

微腔半导体激光器的两种新调制方法

本文提出微腔半导体激光器的两种新调制方法:自发发射寿命调制和光子寿命调制。小信号近似分析的数值模拟结果表明,这两种调制方法的调制带宽大于同参数下的电流调制的带宽。     

非即变相位共轭反馈对半导体激光器动态特性的影响

从四波混频产生相位共轭的物理原因出发,定义了相位共轭镜（PCM）的响应时间．建立起非即变相位共轭反馈条件下半导体激光器的外腔模型。以响应时间及频率失调为参变量,对其分岔及噪声等动态行为进行数值分析。结果表明,不考虑噪声影响时,增加相位共轭镜响应时间会使混沌带出现的次数和范围得到较大的抑制,当响应时间增大到1．5ns时,混沌带消失,半导体激光器保持稳定的单周期状态;考虑噪声影响后,随若响应时间的相对强度噪声（RIN）可减小几dB甚至十几dB,产生突变需要的反馈量也增大一个数量级以上,且其频谱的峰值向高频方向移动;另外,由于共轭反馈引起的频率失调低于半导体激光器激射频率3个数量级以上．它只对分岔特性有影响．对相对强度噪声的影响几乎为零。