弱耦合光纤光栅外腔半导体激光器

报道作者对单频窄宽光纤光栅外腔半导体激光器的一些研究结果。理论上分析了外腔的引入对激光器的阈值增益和光谱线宽的影响，实验上用自行研制的光纤布拉格反射滤波器（ＦＢＲ）与普通多纵模半导体激光耦合，在１．５５μｍ波段，得到边模抑制比大于２５ｄＢ，线宽小于６０ｋＨｚ的激光输出。     

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。     

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。     

单模光纤相位光栅外腔主动锁模半导体激光器

报道用单模光纤光折变相位光栅作外腔的主动锁模半导体产激光器，产生１．５３μｍ，１．０６５ＧＨｚ，１５ｐｓ的近变换限超短光脉冲。     

Variation of Lasing Wavelength of Fiber Grating Semiconductor Laser with Temperature for Different External Cavity Lengths

For different external cavity lengths, lasing wavelength variation of fiber grating external cavity semiconductor laser (FGECSL) with ambient temperature has been investigated theoretically, and the theoretical results are in agreement with reported experimental observations.     

光纤光栅外腔半导体激光器的高频调制特性

报道了光纤光栅外腔激光器瞬态特性的理论分析,引入了一个适用于外腔情况的等效光子寿命,模拟计算表明,要获得高于2．5GHz的调制速率,光纤光栅外腔的长度必须短于4cm范围,对所研制的光纤光栅外腔激光器进行了高频调制测量,得到了在1GHz下的单模激光输出,边模抑制比在40dB以上,3dB动态线宽为0．1nm左右,20dB动态线宽为0．3nm。     

光纤光栅多点传感的理论与实验研究

对光纤布拉格光栅多点传感进行了理论研究与实验研究。通过定义多点传感信号分辨因子,分析了探测器对传感信号的分辨条件,给出了多点温度与应变传感原理的数学表达式,并探讨了由光源带宽决定的系统实际复用能力。设计并实现了具有一定特色的光纤布拉格光栅多点传感网络系统,利用该系统对温度、位移进行了双路、多点传感实验分析与理论验证,实验结果与多点传感理论分析相符合。     

Experimental Study on Single Frequency Semiconductor Lasers with Fiber Bragg Reflector External Cavity

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＳｉｎｇｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒｓｗｉｔｈＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＲｅｆｌｅｃｔｏｒＥｘｔｅｒｎａｌＣａｖｉｔｙ￥ＡＮＨｏｎｇｌｉｎ；ＬＩＮＸｉａｎｇｚｈｉ；ＹＡＮＨｏｎｇ；ＣＵＩＸ...     

基于长周期光纤光栅滤波器的掺铒光纤放大器理论和实验研究

从理论和实验上研究了带有高频二氧化碳激光写入的低成本长周期光纤光栅（LPFG）掺铒光纤放大器（EDFA）.结果表明,单波长和多波长EDFA的性能都可以通过在掺铒光纤（EDF）中插入长周期光纤光栅用作自发辐射噪声（ASE）滤波器或增益平坦器来提高性能.优化设计了带LPFG噪声滤波器的线放EDFA,与没有LPFG噪声滤波器相比,线放的噪声和小信号增益分别被减小和提高了约0.5 dB和7 dB。通过在多波长EDFA的EDF中插入一个LPFG增益平坦滤波器的方法,获得了1.5 dB的增益平坦度,与没有LPFG平坦器相比,EDFA的噪声被减小了0.1 dB,增益被提高了1 dB.     

光纤光栅外腔分布布拉格反射激光器中的波长转换

报道了一种新型的基于光纤光栅外腔分布布拉格反射激光器的波长转换技术，获得了８ｎｍ的波长转换间隔，对注入信号的灵敏度、转换信号之间的反相特性等进行了测量研究。讨论了波长转换的机理和该技术的特点和优点。     

光纤光栅外腔半导体激光器的多参量优化分析

采用多参量优化的多目标遗传算法优化了光纤光栅外腔半导体激光器（FGECL）管芯的两个端面反射率和外腔长度.研究了FGECL的阈值特性,并对多个参量优化和单个参量优化的结果进行了比较分析.表明获取最低阈值电流,要以激光器的电光转换效率和输出光功率为代价,从而得到高边模抑制比、窄光谱线宽、良好动态特性和高调制速率的FGECL.并且发现当两端面的反射率增加,同时激射波长在外腔长度中形成稳定谐振时,激光器的阈值电流达到最小值,但相应的电光转换效率和出光功率会急剧地减小.     

高亮度大功率半导体激光器光纤耦合模块

应用ZEMAX软件设计出高亮度大功率光纤耦合模块。采用16支输出功率12 W的单偏振态单边发射半导体激光器,耦合进芯径100 μm、数值孔径0.22的光纤中。模块输出功率达到189.4 W,耦合效率达到98.6%,亮度达到94.66 MW/cm²-str。通过SolidWorks软件优化得到新热沉结构,应用ANSYS软件进行热分析,结果表明新热沉结构最高温度为42.4℃,相比优化前温度降低1℃以上,得到良好散热结构模型。     

Theoretical and Experimental Study of a Code-Division Multiplexing Fiber Bragg Grating Sensor System

Abstract

A novel scheme for a code-division multiplexing based fiber Bragg grating sensor system is theoretically analyzed and experimentally demonstrated. The results show that the proposed scheme enables an improved signal-to-noise ratio performance compared with the time-division multiplexing method and that spontaneous–spontaneous beating noise should be included in the analysis to avoid overestimation. The simple and effective setup provides a competitive approach for using fiber Bragg grating sensors in practical application systems.     

Semiconductor optical amplifiers at 2.0‐µm wavelength on silicon

A semiconductor optical amplifier at 2.0‐µm wavelength is reported. This device is heterogeneously integrated by directly bonding an InP‐based active region to a silicon substrate. It is therefore compatible with low‐cost and high‐volume fabrication infrastructures, and can be efficiently coupled to other active and passive devices in a photonic integrated circuit. On‐chip gain larger than 13 dB is demonstrated at 20 °C, with a 3‐dB bandwidth of ∼75 nm centered at 2.01 µm. No saturation of the gain is observed for an on‐chip input power up to 0 dBm, and on‐chip gain is observed for temperatures up to at least 50 °C. This technology paves the way to chip‐level applications for optical communication, industrial or medical monitoring, and non‐linear optics.

     

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

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＮａｒｏｗｌｉｎｅｗｉｄｔｈｔｕｎａｂｌｅｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒｓａｒｅｎｅｄｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｃｏｈｅｒｅｎｔｄｅ...     

基于光纤布拉格光栅传感器的光纤光栅智能夹层试验研究

传感元件与复合材料的一体化是智能结构研究的最终目标之一。设计一种具有自诊断功能的标准化、模块化光纤智能夹层系统,正是实现这种一体化最有潜力的技术途径。采用聚酰亚胺薄膜制作了基于光纤布拉格光栅（FBG）传感器的光纤光栅智能夹层,对智能夹层中光纤布拉格光栅传感器的应变、温度特性进行了标定试验,并建立了基于光纤布拉格光栅传感器光纤光栅智能夹层的应变、温度测量模型。试验表明,智能夹层内布拉格光栅波长偏移与应变、温度之间具有良好的线性关系。不过在温度测量时,必须考虑被埋人结构的热膨胀效应。利用光纤光栅智能夹层内光纤布拉格光栅传感器网络和先进信息处理技术,可以建立结构损伤主动、在线和实时监测系统。     

光纤光栅外腔半导体激光器纵模特性研究

用速率方程对光纤光栅外腔半导体激光器（ＦＢＧ－ＥＣＬ）的静态工作特性进行模拟计算,获得了这些特性同器件结构参数和工作条件的关系。用自行研制的光纤光栅与增透半导体激光器管芯耦合,获得了边模抑制比大于４０ｂＢ、线宽约为０．１ｎｍ的单纵模工作的实验结果,与计算结果基本吻合。     

高功率掺镱双包层光纤激光器中光纤损伤及其理论分析

针对高功率掺镱双包层光纤激光器热效应引起的光纤损伤情况,由热传导方程,结合边界条件推导了两端泵浦情况下双包层光纤激光器光纤内的温度分布及热效应引起的应力分布,并对光纤内的温度分布和应力分布进行了数值模拟.结合模拟结果,对光纤的损伤进行了解释,分析了引起光纤热效应的主要因素.对两端泵浦情况的模拟与分析符合高功率光纤激光器的实际工作情况,这对优化高功率光纤激光器的设计有一定的参考价值.     

体布拉格光栅外腔半导体激光器光谱特性研究

用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与瓦级半导体激光器(LD)以及快轴准直柱透镜构成一个可以将半导体激光器的工作波长稳定在体布拉格光栅布拉格波长处的外腔激光器。测量了体布拉格光栅外腔激光器的波长稳定性与其工作电流、热汇温度、激光束准直装置等因素的关系。分析了波长稳定效果与半导体激光器增益谱特性、外腔结构参量等因素的关系。研究表明,在相同的工作电流、热汇温度下,当准直柱透镜直径为0.4 mm时的波长稳定效果较好;在此情况下,当热汇温度控制在30℃,工作电流从0.5 A增加到1.5 A的测量范围内,以及当工作电流固定在1.5 A,热汇温度从20℃增加到35℃时,测得的光谱特性表明,半导体激光器的工作波长可以很好地稳定在体布拉格光栅的布拉格波长处。与该激光器在同样条件下自由运转的光谱比较,可以看到,自由运转激射波长与体布拉格光栅的布拉格波长差值小于2.6 nm情况下,可以获得很好的波长稳定效果。实验也表明,当该值大于4.8 nm时波长稳定效果变差。     

光纤光栅传感器的调谐滤波检测技术

对光纤光栅传感器的光栅调谐滤波检测系统进行了理论和实验研究,给出了波长测量分辨率的理论表达式,理论计算的系统最佳波长分辨率为0.8pm;基于高性能的光电测量系统,实验测得的滤长分辨率可达2pm,应变分辨率可达1.7με。