1.5 μm波段饱和吸收稳频外腔半导体激光器

大容量、波分复用光纤通信系统的快速发展,对1.5μm波段激光器频率稳定性提出了更高要求.本文介绍了具有高稳频精度的1.5μm波段饱和吸收稳频外腔半导体激光器的工作原理及实现方案.     

1．5um波段外腔半导体激光器稳频技术研究

1．5um波段外腔半导体激光器的频率稳定性对大容量、密集波分复用系统的快速发展有着很大的影响。对几种主流的外腔结构和稳频技术进行了分析，论述了它们各自的特点及未来发展趋势。     

半导体激光器稳频技术研究

具有窄线宽和较高频率稳定性的半导体激光器,在高分辨率激光光谱、原子频率标准、大气和环境监测、光通信等众多领域中具有极其重要的应用。因此半导体激光器的稳频研究具有十分重要的意义和应用价值。较为全面的总结了目前国内外广泛应用的各种半导体激光器稳频技术,简要介绍了各稳频技术的实验方案及基本原理;对各方案的特点、能够达到的频率稳定水平、优缺点等进行了全面的分析。对半导体激光器稳频发展趋势做了预测。     

DFB激光器饱和吸收稳频的精密温控系统设计

相对于外腔半导体激光器,分布式反馈(Distributed Feedback Laser,DFB)激光器的温调率较高,为实现饱和吸收稳频,需要对激光器温度进行精密控制。分析了饱和吸收稳频系统的控温需求,基于MAX1978芯片设计了精密温控系统；利用恒流源对测温电桥电路进行了线性优化,利用遗传算法对模拟PID电路参数进行快速整定,系统最终实现0.2mK的控温稳定度,比同类设计的稳定度高1~2个数量级,解决了饱和吸收谱线明显晃动的问题,具有广阔的应用前景。     

半导体激光器稳频技术

窄线宽稳频激光器在精密干涉测量、光学频率标准、激光通信、激光陀螺、激光雷达、基本物理常数测量和冷原子系统等研究领域有着广泛的应用。自由运转的半导体激光器每天的频率漂移量可以达到GHz,因此研究半导体激光器的稳频具有十分重要的意义。以780 nm的半导体激光器稳频为例,介绍了目前广泛使用的各种半导体激光稳频技术的基本原理及试验方案,如消多普勒饱和吸收光谱稳频技术、消多普勒双色谱稳频技术、调制转移谱稳频技术、调频光谱稳频技术和频率-电压转换稳频技术,并对各种稳频方法的性能和特点进行了分析。     

1.5 μm波段外腔半导体激光器稳频技术研究

1.5 μm波段外腔半导体激光器的频率稳定性对大容量、密集波分复用系统的快速发展有着很大的影响.对几种主流的外腔结构和稳频技术进行了分析,论述了它们各自的特点及未来发展趋势.     

Co2激光器腔外饱和吸收荧光稳频技术的研究

报导能获得十瓦量级稳频CO_2激光输出的腔外吸收室荧光稳频技术.给出获得窄而深的荧光凹陷的最佳气压范围为10～18Pa,对10.6μm带的P(20)激光谱线进行了闭环锁定,用鉴频曲线估计的频率漂移为3×10~(-9),稳频激光输出功率为10W.     

1.5μm波段乙炔气体稳频光纤光栅外腔半导体激光器

为了提高1.5μm波段激光器的频率稳定性,利用乙炔分子饱和吸收稳频,设计了一种稳频的光纤光栅外腔半导体激光器。其通过步进电机对光纤光栅进行拉伸调节波长,实现了激光频率调谐。结果表明,所研制的激光器拥有较高的频率稳定度。     

铷吸收半导体激光稳频光波长标准研究

文中介绍了用铷吸收光谱法对半导体激光器进行稳频,从而稳定其输出波长;通过对包括半导体激光驱动源、稳频器、吸收室、光路等系统的优化设计,达到具有高信噪比微分误差信号,从而大大提高了半导体激光器稳频锁定灵敏度和长期稳定性。采用文中介绍的方法建立的光波长标准系统,其波长的测量重复性、稳定性可满足当前和将来很长一段时间光波长计校准的需要。     

吸收型双稳半导体激光器

对两段式吸收型双稳半导体激光器的速率方程组进行了解析求解,并逐点跟踪定义双稳环的关键点,确立了介质发射截面与双稳环宽度和高度的关系式。     

半导体激光器稳频技术的研究进展

半导体激光器广泛应用于光纤传感和光纤通信等领域,它的频率受周围环境的影响很大,作为通信光源频率波动会给信道带宽造成很大的浪费,同时限制了长距离传感的应用,因此,半导体激光器的稳频至关重要.对各种稳频的方法进行了比较,讨论了各自的特点和发展趋势.     

自动稳频半导体激光器研究

实现了一种新的稳频方案。通过对饱和吸收信号进行检测,得到半导体激光器频率的变化量,利用温度粗调、电流细调的方法对半导体激光器进行稳频,根据此思路设计了基于单片机控制的稳频系统的硬件电路及软件辅助锁频程序。经实验验证,该系统实现了开机自动稳频,已经连续稳定工作超过180天,得到秒级稳定度4.57×10-11,千秒级稳定度3×10-12,近万秒级稳定度2.78×10-12的稳定度指标。为实现稳频半导体激光器的小型化和模块化提供了一种途径。     

吸收区偏置对稳半导体激光器输出特性的影响

文章从两段式吸收型双稳半导体激光器的速率方程组出发，数字模拟了在不同的吸收区偏置下，ＴＡＢＬ的输出功率、输出波长和输出电流环宽度等重要特性的变化，并对获得的结果进行了分析。     

1.53μm光纤光栅外腔半导体激光器乙炔吸收稳频

报道了1.53μm波段光纤光栅外腔半导体激光器的乙炔吸收稳频.通过理论分析参数选择,设计了光纤光栅外腔半导体激光器和光纤光栅调谐与调制结构.利用锁定放大器闭环控制布拉格波长,将激光器输出波长锁定在乙炔气体1530.37 nm的吸收峰上,频率稳定度达10-8.     

用于原子重力仪的外腔半导体激光器的两种稳频方法比较

在铷原子气室中实现了饱和吸收谱稳频法和消多普勒的双色谱稳频法,以给在建的原子干涉重力仪系统选择合适的激光稳频方法。介绍了两种稳频方法的基本原理及实验细节。通过调整光路设计、自制低噪声光电探测器以及应用数字锁定模块,获得了良好的鉴频误差信号。每种方法都搭建了两套稳频系统并在3 000 s采集时间内保持锁定。激光器在经饱和吸收法和消多普勒双色谱法锁定后,激光频率波动分别为16.2 kHz和31.4 kHz,相应于在10 s采样时间下分别获得4.2110-11和8.1810-11的频率稳定度;相比之下,激光器自由运转时,频率波动和稳定度分别为629 kHz和1.6410-9。在原子重力仪系统小型化的需求下详述了两种稳频方法的优缺点,比较而得消多普勒的双色谱稳频法在原子干涉重力仪的小型化模块化发展方向不失为具有潜力的一种选择。     

外腔半导体激光器的设计与高次谐波稳频

首先讨论了半导体激光器外腔结构参量对激光连续可调范围影响的理论计算方法,给出了Littrow结构外腔半导体激光器调谐范围的计算结果。然后介绍了半导体激光器外腔结构参量的具体设计,利用该设计得到了出射激光线宽小于1 MHz、连续可调谐范围可达3 GHz的780 nm波段外腔半导体激光器。接着讨论了利用腔外饱和吸收谱的三次谐波稳频方法对半导体激光器进行稳频,优化激光频率短期稳定度的方法。最后根据该优化方法设计出稳频系统对半导体激光器进行稳频,得到了稳定度达到10-12量级的半导体激光输出。     

外腔半导体激光器设计与高次谐波稳频

研究了利特罗(Littrow)结构外腔半导体激光器的结构参量对激光连续可调范围的影响。给出了反射镜转轴等处的机械加工误差对激光波长连续可调范围所造成的影响的数值计算结果。介绍了半导体激光器外腔结构设计的具体细节要点。利用该设计制作的外腔只需要配合商用半导体激光管便可以得到优质的780nm激光输出,经测量其线宽小于1MHz,连续可调谐范围大于3GHz。利用腔外Rb饱和吸收谱的三、五次谐波稳频方法对半导体激光器进行了稳频。其中提出了优化激光频率短期稳定度的方法,并对调制深度的选择给出了详细的理论解释。根据该优化方法设计出稳频系统对半导体激光器进行稳频,得到了稳定度达到10-12量级的半导体激光输出。     

半导体激光器的原子法拉第反常色散光学滤波器光反馈稳频

为提高半导体激光器的频率稳定性，利用原子法拉第反常色散光学滤波器（FADOF）超窄带的选频透射特性，将其置于半导体激光器的外腔中作选频元件，采用光反馈的方法，使得透射率低的激光频率分量被抑制，透射率高的激光频率分量被加强，有效地实现了光反馈激光稳频。利用Cs原子法拉第反常色散光学滤波器工作于D2线852nm的4峰窄带透射状态。通过调节半导体激光器的温度和电流，调谐半导体激光器的输出波长，将激光器锁定在任何一个透射峰上，用26％的光反馈量，使稳频后的激光频率长期稳定性保持在75MHz／2h以内，而且采用这种稳频方法的输出激光中心波长一直稳定在频率基准上，没有单方向漂移。同时，还实现了Cs原子法拉第反常色散光学滤波器稳频半导体激光器结构的一体化，使其具有实用性。     

表征稳频半导体激光器频率特性的方法EI北大核心CSCD

对稳频半导体激光器的频率进行在线实时监测的需求量和迫切性一直在不断增长。特别是近几年发展起来的连续波激光雷达通常以单频半导体激光器为种子源,并通过相干检测方式获得雷达信号的频率,从而获得目标物的距离信息,这就使得种子光源的频率精度直接与测距精度密切相关,因此,对光源的频率稳定性的表征也提出了新的要求:更关注短期(在相干时间内,亚微秒~数毫秒)的频率变化模式,对长时段内(数分钟~24 h)的绝对频率高精度监测的需求减弱;同时要求频率监测系统具有在线实时监测能力。针对这些需求,基于延时自外差原理,提出了一种表征稳频激光器的频率变化的方法,经过严谨的原理推导和算法编程,使得监测系统不仅结构简单,还实现了在线实时监测功能,并测量了一台利用氰化氢(H13C14N)气体吸收谱线基于边频锁定技术的稳频分布反馈式半导体激光器(DFB-LD)频率变化曲线。测量结果是:在10 ms内稳频激光器的最大频率变化约为25 MHz,并且清楚地观察到激光器的频率变化不是单向的漂移模式。为了进一步验证该方法的精度,采用主流的飞秒光频梳拍频法离线测量了同一台稳频DFB-LD的频率变化,实验结果是:在50 min内频率变化约为30 MHz。两种测量方法的测量结果均在相同的MHz量级,证明了该方法是一个快速可靠的光频率分析手段,可应用于实时调节稳频激光器的伺服回路系统。     

激光器稳频技术研究

在窄线宽激光器的应用领域中,激光频率稳定度是一个极其重要的指标参数,表征频率稳定的程度.基于被动稳频和主动稳频技术的实质区别--有无稳定的频率参考,主要针对主动稳频技术综述了激光稳频技术的国内外研究进展,包括:根据选用频率标准的不同进行分类;分析了常用的激光稳频技术的原理及达到不同稳频精度的原因;根据国内外关于主动稳频...