线宽增强因子对外光注入半导体激光器非线性单周期振荡特性的影响

线宽增强因子是影响半导体激光器输出特性的一个重要参量,不同材料不同结构类型的半导体激光器的线宽增强因子有较大的差异.利用光注入半导体激光器的单模速率方程模型,数值研究了线宽增强因子对外光注入半导体激光器的非线性单周期振荡特性的影响.结果表明:外光注入半导体激光器的动态特性对线宽增强因子的变化极为敏感,随着线宽增强因子的增加,在负失谐注入范围内单周期振荡区域显著增大,同时注入锁定的稳态输出被大大抑制.分析了线宽增强因子对非线性单周期振荡光谱特性和振荡频率的影响,结果表明:随着半导体激光器线宽增强因子的增大,单周期振荡的频率越大|当线宽增强因子不变时,单周期振荡的频率随注入光强度和频率失谐的增加而增加.     

线宽增强因子对光反馈半导体激光器混沌信号生成随机数性能的影响

基于光反馈半导体激光器产生的宽带混沌信号作为物理熵源生成物理随机数已得到广泛研究.线宽增强因子的存在会导致半导体激光器出现大量不稳定动态特性,因此,本文着重研究半导体激光器的线宽增强因子对生成随机数性能的影响.数值仿真结果表明:随着线宽增强因子的增加,光反馈半导体激光器输出混沌信号的延时峰值逐渐减小、最大李雅普诺夫指数逐渐增大.基于不同线宽增强因子下产生的混沌信号提取随机数,并利用NIST SP 800-22软件对生成随机数的性能进行测试.测试结果表明,选取线宽增强因子较大的半导体激光器产生混沌信号作为物理熵源易于生成性能良好的随机数.     

基于光注入半导体激光器单周期振荡的光子微波产生及全光线宽窄化

本文对基于光注入半导体激光器的单周期动力学态产生光子微波并利用光反馈压缩其线宽进行了实验研究. 研究结果表明: 通过适当调节注入参数, 能对该方法产生的光子微波频率在数十GHz范围内进行连续、大范围地调节; 通过引入光反馈并精细调节反馈强度, 光子微波的线宽能够从40—100 MHz的范围被压缩约两个数量级至300—900 kHz范围;反馈长度对光子微波的线宽几乎没有影响, 但当反馈长度精细变化时, 光子微波频率会出现一定范围内的周期性漂移.     

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.     

用于高分辨率光谱研究的窄线宽半导体激光器及其特性研究

报道了一种新型结构的弱反馈外腔半导体激光器，利用此结构将煌激光线宽压窄至５００ｋＨｚ以下。这种激光器可用于高分辨率激光光谱，磁光阱囚禁和原子和原子喷泉量子频标等方面。另外还从理论上研究了其线宽，电调率等物理参量间的关系，得出了有用的关系式，并通过实验对此作了验证。     

光注入提高半导体激光器混沌载波发射机的带宽

外光反馈下的半导体激光器可视为混沌载波发射机.数值研究发现，外部强光注入可以显著提高混沌载波发射机的带宽，带宽提高的程度在一定范围内与注入光的强度成正比.当外部光注入系数k_inj=0.39时，混沌载波的带宽由无光注入时的2.7GHz增大到14.5GHz，提高了5倍多.研究还发现，在相同的注入强度条件下，当注入光的频率比半导体激光器的中心频率高2—4GHz时，可实现最大限度的带宽增强.此外，适当提高半导体激光器的偏置电流也可以在一定程度上提高其产生的混沌载波的带宽. 关键词： 半导体激光器 混沌 带宽     

注入半导体激光器混沌相位周期控制方法研究

提出外部光注入半导体激光器混沌相位控制方法，通过周期调制注入光的相位相移将激光器的混沌控制到多种周期状态.数值结果表明：在不同强度光注入下，(1)通过半波长周期相位相移调制控制混沌激光到周期态、双周期态、三周期态、四周期态以及多周期态等；(2)通过四分之一波长周期相位相移调制控制混沌激光到周期态和多周期态，并在高频调制控制时能够产生激光锁模现象，其锁模区域是19—21GHz；(3)波长周期相位相移调制控制也能使混沌激光控制到三周期态和多周期态等. 关键词： 混沌 控制 激光器 周期     

微集成窄线宽半导体激光器仿真设计与线宽测试

介绍了一种基于扩展外腔和主振荡功率放大架构的780 nm片上集成窄线宽半导体激光器的设计方法.在激光器结构设计描述的基础上,介绍了主振荡功率放大光路设计、隔离器参数设计、尾纤光路设计的方法与仿真结果.基于该设计完成了 780 nm片上集成窄线宽半导体激光器的研制,介绍了参数实现情况,并对基于零拍法的激光线宽测试方法和测...     

光注入半导体激光器分岔与周期研究

研究外部光注入半导体激光器的非线性物理特性,用小信号分析方法分析了激光器的动力学行为.分析了外部光注入对半导体激光器的激光非线性频率啁啾影响,给出了最大静态锁模公式,理论上指出.有外部光注入半导体激光器激光频率唰啾小再是传统意义上独立的半导体激光器线性啁啾,它和外部注入光以及激光器所处的物理状态有着非常强烈的非线性关系,并随着注入指数的增加而增强,同时,频差以及激光器光线宽增强因子也将起到一定的非线性影响作用.还给出了频差、最大锁模区域、激光分岔条件以及分岔的周期公式.详细地数值模拟了激光随外部光注人频差和注入参数变化所产生的由分岔进入混沌的动力学行为,并数值分析了周期、三周期、多周期、混沌、充分发展混沌过程以及它们的旋转涡旋吸引子、频率、频谱、波形变化,分别算出了最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数、静态最大锁模区域和分岔周期,数值给出激光随频率差变化分岔图,逐步认清了该激光系统不稳定动力学行为以及频谱特点.     

Linewidth of Semiconductor-Optical Fiber Ring External Cavity Laser with Tunable Optical Fiber F-P Cavity

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＮａｒｏｗｌｉｎｅｗｉｄｔｈｔｕｎａｂｌｅｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒｓａｒｅｎｅｄｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｃｏｈｅｒｅｎｔｄｅ...     

Polarization Dependence of Linewidth Enhancement Factor in Semiconductor Optical Amplifier and Its Implication for Nonlinear Polarization Rotation

Linewidth enhancement factors （LEFs） of the transverse electric mode and the transverse magnetic mode in bulk semiconductor optical amplifiers are measured using the nonlinear optical loop mirror method and the principal state of polarization vector method. The polarization dependence of LEFs plays an important role in the nonlinear polarization rotation. The relationship between the polarization-dependence of LEFs and nonlinear polarization rotation in the Stokes space is demonstrated.     

GaAs半导体激光器线宽展宽因子的理论计算

本文利用简单模型综合考虑了带间跃迁、自由载流子吸收和带隙收缩对半导体激光器线宽展宽因子的影响,给出了半导体激光器线宽展宽因子的一种较为简便的计算方法.首先从理论上推导出线宽展宽因子的计算公式,分析并计算了GaAs半导体激光器的增益特性,并使用MATLAB软件中的Mupad工具包求解费米积分的数值解.然后根据得到的增益拟...     

强反馈光纤光栅外腔半导体激光器

在理论上对强外腔反馈情形的半导体激光器线宽压窄效应进行了分析，对消反膜剩余反射率，外腔反射率，外腔腔长对线宽压缩的影响进行了研究，在实验上采用光纤光栅作为反馈元件，与一端镀有消反膜的１．５μｍ波段的常规多纵模交导体激光器耦合，构成强反馈光纤光栅外腔半导体激光器，得到单频窄线宽的激光输出，静态下边模抑制比大于３０ｄＢ，线宽小于１２０ｋＨｚ。     

Simulations of Differential Gain and Linewidth Enhancement Factor of Quantum Dot Semiconductor Lasers

We present a multi-population rate equation model for the analysis of the static and dynamic characteristics of a quantum dot (QD) semiconductor laser. The model is applied to the extraction of the differential gain and linewidth enhancement factor of the QD laser simulating the same kind of experiments usually done in the laboratory. Coherently with the experimental results, we show the difference between the values of the differential parameters extracted in below and above threshold characterizations. We demonstrate that such discrepancy is due the complex dynamics of the carriers in those energy states, whose carrier concentration is not clamped by the stimulated emission process above threshold.     

Relaxation Oscillation Enhancement and Coherence Collapse in Semiconductor Lasers with Optical Feedback

The dynamic characteristics of a semiconductor laser with optical feedback are strongly dependent on the injection current and the reflectivity and position of the external feedback reflector. We investigated the relaxation oscillation enhancement and coherence collapse state of the laser oscillation based on the laser rate equations. It is well known that laser output power jumps with increase of the injection current due to external mode transition. But here for the first we time demonstrate the existence of a chaotic scenario within successive laser power jumps. The results calculated by numerical simulations based on the rate equations are compared with those of the experiments and good coincidence between them is found.     

Effect of Linewidth Enhancement Factor on Doppler Beat Waveform Obtained from a Self-Mixing Laser Diode

The asymmetry and fringe inclination of the sawtooth-like waveform observed in the self-mixing signal obtained from a semiconductor laser with optical feedback enable the direction discrimination of line-of-sight motion of external target surfaces. We investigated the effects of linewidth enhancement factor and feedback strength on the asymmetry and the direction of fringe inclination of the signal by numerical simulations. For the first time, we show that direction of the fringe inclination is determined not only by the direction of the target motion but also by the value of the linewidth enhancement factor.     

双光反馈半导体激光混沌系统的外腔反馈强度对延时特征的影响

通过构建一个双光反馈半导体激光混沌系统,本文实验研究了双腔之间不同反馈强度对系统混沌输出的延时特征的影响.结果表明:固定一个腔的反馈量,而适当调节另一个腔的反馈强度,可实现对混沌输出延时特征的良好抑制.同时,在延时反馈特征抑制较好的情况下,还存在时间漂移（即从混沌输出所提取的特征延时与系统真实延时之差）明显增大的现象.因此采用双光反馈半导体系统可以很好地隐藏激光混沌的延时参量,从而显著提升其在相关领域的表现性能.     

半导体激光器的线宽压窄及频率连续调谐

我们利用共焦F—P腔光学弱反馈技术，实现了单模GaAlAs半导体激光器线宽压窄、频率锁定及连续调谐。其线宽从自由运转时的10MHz被压窄到45kHz，并可将频率锁定于共焦F—P腔。实验证明，在弱反馈情况下，激光器的频率连续调谐范围与共焦FP腔的光强反馈量近似成正比，实现了在铷原子D2线附近1．2GHz的频率连续调谐，