基于等效电路的半导体激光器热噪音特性仿真研究

通过引入Langevin噪音项的噪音等效电路研究了半导体激光器的热噪音特性．研究表明，在激光器的工作过程中，由于自加热效应所引来的热噪音是不能够被忽略的．本文基于半导体激光器的噪音等效电路，仿真分析不同频带宽度、不同注入电流情况下，工作温度的变化对激光器结电压噪音谱的影响．     

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.     

半导体激光器混合功率控制系统

依据半导体激光器输出功率的噪音特性，提出一种采用模糊控制与比例控制结合的模数混合控制方案，稳定半导体激光器的输出功率．实验结果表明，混合光功率控制器能够对频率在10^6Hz数量级内的高、低频噪音均能够有效地抑制．静态测量下，光源输出功率的短期稳定度达到±0．55‰，长期稳定度达到±0．7‰。     

半导体列阵激光器

首先对单个同质结激光器的工作原理及阈值电流密度的半经典理论结果进行了讨论，接着讨论了现在广泛采用的载流子和光分别限制的双异质结和量子阱激光器的优越性。基于其重要性也对阈值电流密度随温度的变化作了阐述，作为列阵激光器的基础，给出了列阵中可能存在的模式－超极模，最后介绍了几种面发射和锁相列阵激光器的制作方法。     

大功率半导体激光器的可靠性研究

对InGaAs/AlGaAs和InGaAsP/GaAs有源区含铝的915nm和无铝的808nm腔面镀膜及未镀膜的大功率半导体激光器进行了老化实验。在老化前通过综合参数测试仪测试两种激光器的斜率效率、阈值电流，发现有腔面膜的激光器比无腔面膜的激光器的阈值电流降低25％以上。在1.2倍阈值电流下，恒流老化40h左右，老化后再分别测试它们的阈值电流、功率参数，我们发现在老化后未镀膜的激光器的阈值电流和镀有腔面膜的激光器相比增加25mA以上，输出功率也比镀过腔面膜的减小到了原来的1／2，可见腔面保护对于延长激光器的寿命是很重要的。     

半导体激光器脉冲调制理论分析

本文用龙格-库塔法求解高斯脉冲调制下半导体激光器速率方程,对结果进行了分析。推出了较高偏置直流和高斯脉冲调制下计算激光脉冲延迟时间、脉冲宽度和最大调制码率的公式。给出了调制畸变的实验结果。     

Poisson噪音在小波变换域内的分布特性及去除方法

本文推导出Poisson噪音在小波变换下随尺度变化的变化公式,得出Poisson噪音经小波变换之后其方差随尺度增大而减小的结论,从理论上保证了应用小波变换多尺度方法去除Poisson噪音的可行性与有效性.针对Poisson噪音不具有一致分布性,即它在各点的方差与信号的强度有关,本文提出了一种基于小波变换的变阈值滤波算法,文末的仿真试验结果说明本文提出的算法对去除Poisson噪音是十分有效的.     

半导体激光器列阵的有限元分析

本文利用有限元法对四种半导体激光器列阵进行了分析,得到了超模的近场强度分布,为实现最低阶超模的均匀强度分布提供了一些可能的结构.     

半导体激光器的噪声特性神经网络仿真

通过求解含朗之万噪声项的速率方程, 给出了噪声特性解析表达式, 建立了半导体激光器噪声特性神经网络模型. 利用该模型对噪声进行了计算机仿真, 取得了与数值计算相一致的结果. 训练好的神经网络模型具有精度高、速度快等优点.     

用小波变换方法消除ICP-AES分析信号中的噪声

用小波变换方法处理含噪ＩＣＰ－ＡＥＳ分析信号,消除了其中的噪声,得到了平滑的光谱曲线。提高了信噪比和测定结果的准确度、精密度、改善了方法的检出限。     

An improved method and experimental results of noise used as reliability estimation for semiconductor lasers

The low-frequency noise is a sensitive non-destructive indicator of semiconductor devices reliability. In this paper, the noises in InGaAsP/InGaAs/GaAlAs double quantum well semiconductor laser diodes (LDs) are measured, and the correlation between the noise and device reliability is studied. The insults indicate that the noise level in the LDs operating in low bias current is very important for estimating device reliability. So when noise is used as reliability indicator, the noise levels in LDs operating in both low and higher bias current should be considered, which improves the validity of reliability estimation.     

低偏置电流下半导体激光器1/f噪声的相关性

测量了高功率976nm InGaAs量子阱半导体激光器在低于1/30阈值电流下的低频电噪声,提出了以1/f噪声时域信号小波系数相关性与电流的关系来分析噪声来源的方法.结合1/f噪声源理论模型及小波变换系数的特性,完成了不同偏置电流下纯1/f噪声、加白噪声后的1/f噪声两种情况下的对比实验.实验结果表明:所测的低频噪声表现为明显的1/f噪声,对于纯1/f噪声,噪声幅度和小波系数相关性在判断噪声来源时具有相同的结果;对于加白噪声后的1/f噪声,噪声幅度变化很大且不能正确表征1/f噪声来源,而部分尺度下的小波系数相关性仍能作为判断噪声来源的可靠参量.     

可调谐半导体激光器的瞬时光谱测量方法研究

可调谐半导体激光器在调谐过程中的瞬时光谱特性,如瞬时的波长、调谐率、功率、线型和线宽等参数影响着以激光器为光源的光学测量和光相干通信系统的精度。然而,能够同时测量这些瞬变参数的技术至今未见报道。提出了一个基于时频分析的测量半导体激光器在调谐过程中瞬时光谱参数的方法,利用一个短时延外差测量系统,利用激光器瞬时光谱参数与差拍信号瞬时参数的关系,最终获得了半导体激光器在连续电流调谐过程中的瞬时光谱。测量系统采用了10 cm光程差的Mach-Zehnder干涉仪,调谐电流是幅度为20~120 mA、频率是1 kHz的锯齿波,差拍信号可视为直流信号、载波信号与噪声的叠加,按照短时延相干光测量原理,差拍信号中的直流分量幅度的大小反映了激光器输出光信号的功率;载波信号是一种多项式相位信号,由其频率可以推算激光器输出光谱的中心频率或波长;噪声信号则与激光器输出光谱的线型和线宽相关,通过对噪声信号进行时频分析,可以获知激光器在连续电流调谐过程中每一时刻或每个电流下的瞬时线型、线宽。采用了趋势局部均值分解方法对差拍信号进行了准确分离,并对分离信号分别进行处理,同时获知了半导体激光器在调谐过程中的瞬时输出光功率、光波长、调谐率及线型、线宽。在去掉弛豫部分后截取的整周期差拍信号对应的调谐电流60~115 mA变化范围内,半导体激光器(FRL15DDR0A31-18950, Furukawa)瞬时输出光功率变化范围是5.16~10.6 mW,瞬时光波长变化范围为1 579.2~1 579.6 nm;激光器的瞬时调谐率在0.004 8~0.011 5 nm·mA-1范围内单调变化;线宽是852.55~954.95 kHz,呈非线性随机分布。基于短时延、局部均值分解和时频分析方法的瞬时光谱参数测量系统可以准确得到各瞬时光谱参数,测量结果与激光器的静特性相符,且测量系统结构简单,使我们更深入地理解激光器的工作原理,具有广阔的应用前景。     

小波分析及其在光谱分析中的应用

近年来,一种被称为小波变换的数学理论和方法成为众多学科关注的焦点,在分析化学领域中,小波分析也逐渐应用于去噪与平滑,数据压缩等方面,本文介绍了小波分析理论并对其光谱分析中的应用进行了综述。     

基于拉曼光谱技术的光栅耦合结构半导体激光器的可靠性分析

光栅耦合结构的半导体激光器在自由空间光通信、卫星间通信、激光雷达测距、大气环境检测以及医学成像等领域有着广泛的应用前景。为了分析光栅耦合结构的半导体激光器的可靠性,本文基于拉曼光谱技术,对光栅耦合结构的半导体激光器在不同的制备阶段及其成品进行了检测。我们发现,对于未进行任何工艺加工的半导体激光器芯片,GaAs纵向(LO)光学光子模式的振动强而横向(TO)光学光子模式的振动弱;当在GaAs芯片表面生长一层SiO₂膜后,LO模式向长波数方向移动,强度没有变化。当在生长SiO₂膜的GaAs芯片上刻蚀100 μm的台面后,GaAs的LO模式的振动减弱而TO模式的振动加强,且峰出现宽化现象;在100 μm的台面上刻蚀光栅后,GaAs的LO模式的振动继续减弱而TO模式的变得更强,这说明在光栅耦合激光器的制备工艺过程中引入了缺陷。通过与无光栅的半导体激光器进行对比测试,光栅耦合结构半导体激光器无论出光面上有无缺陷,其拉曼光谱均有缺陷峰存在,进一步证明了在光栅结构的制备过程中,引入了应变或者缺陷,对其可靠性产生了影响,导致光栅耦合结构的半导体激光器可靠性降低。     

用于气体检测的近红外半导体激光器温控系统

为了降低软件设计复杂度并提高分布反馈激光器发光波长的控制准确度及稳定性,设计了一种用于气体检测的半导体激光器温度控制系统,它由数字信号处理器、温度设定电路、温度采集电路、模拟比例-积分-微分电路、半导体制冷器控制电路等模块构成.利用该系统对用于水汽检测、中心波长为1 860nm的可调谐分布反馈激光器做了驱动实验,结果表明:该系统的有效控温范围为10℃~50℃,控温准确度为±0.05℃,温度稳定时间小于60s;改变温控系统的驱动电流和设定温度,测得的激光器工作波长呈现出良好的调谐特性;连续4天测得的4条光谱曲线几乎重合,表明该系统具有良好的稳定性.     

小波多分辨分析用于化学发光光谱的噪声滤除

本文利用小波变换对化学发光光谱进行了多分辨信号分解 ,有效地滤除噪声 ,提高了光谱信噪比。讨论了不同小波基和分解级次对分析结果的影响。分析表明小波分析对离散信号处理具有一定优势。