双波长外腔半导体激光器的研究

提出了电流调制型的双波长外腔半导体激光器方案。外腔半导体激光器具有窄线宽输出以及独特的阶越型电流调制特性,采用正弦调制的方式,以延时光纤作为辅助结构,得到了具有良好相干特性和稳定波长间隔的双波长激光输出。与多种已有的双波长激光器设计方案相比,这种多波长工作方式结构简单,调谐范围宽,在波分复用光通信系统、高精度光纤传感测量以及外差、双(多)波长合成波长干涉测量等技术中具有很好的应用前景。     

双波长工作的光纤光栅外腔半导体激光器

本文利用多波长光纤布拉格光栅与端面镀有增透膜的半导体激光器管芯耦合形成外腔激光器。研究了不同光纤光栅布拉格波长间隔下,器件的工作性能。当光纤光栅波长间隔不同于管芯的FP腔模式间隔时,不能得到稳定的多波长输出。通过调整光纤栅的各个布拉格波长间隔,使之和半导体激光器FP模式间距相同时,得到了输出稳定的双波长激光。     

单片集成两段式双波长分布反馈半导体激光器

双波长激光器腔内模式竞争激烈,因此输出模式的稳定性是双波长激光器的关键参数。从降低双波长激光器中两个主模之间的功率差、提高边模抑制比出发,设计了集成反射区的两段式双波长分布反馈半导体激光器。利用传输矩阵法对激光器的光栅结构进行仿真,分析了反射区光栅对激光器的阈值、主模功率差等参数的影响。根据仿真优化的结果,制作了单片集成两段式双波长分布反馈半导体激光器芯片并进行了测试。测试结果表明两段式结构能够提高双波长激光器的稳定性和边模抑制比,减小两个主模的功率差。在稳定工作的情况下,两个主模功率差可达0.3 dB,边模抑制比大于35 dB。     

用半导体激光器作调制器的双波长可调谐锁模光纤激光器

提出一种用法布里—珀罗腔半导体激光器(F—PLD)作调制器，用线性凋啾光栅(LCFG)进行波长选择的双波长环形腔主动锁模光纤激光器。利用线性凋啾光栅在腔内的色散效应使两个波长的光脉冲通过饵光纤(EDF)时在时域上分开，从而威小了不同波长的光脉冲同时通过饵光纤时造成的竞争，因此可以在室温下获得波长间隔较小的稳定的双波长光脉冲输出。实验中成功地获得了重复频率约为2GHz，波长间隔为0．92nm的稳定双波长光脉冲，并通过调谐线性凋啾光栅中心波长的位置使激光波长可以在约3nm范围内调谐。     

外腔半导体激光器调谐输出曲线双稳环的多样性及多解与基本参量的关系

研究了因折射率与载流子相互关联而引起的外腔半导体激光器的双(多)稳特性,分析了不同条件下的各种不同形状的载流子密度双稳环及相应情况下的功率双稳环.导出了在外腔式半导体激光器的载流子-频率(N-ν)或功率-频率(P-ν)曲线出现多解的条件,并以此进行了相应的讨论. 关键词：     

半导体激光器实现波长转换的理论模型分析

作为自动交换光网络中的核心器件，全光波长转换器的研究是目前的热点。提出了基于半导体激光器实现波长转换的理论模型，采用小信号分析方法，利用速率方程求解了波长转换的频率调制响应特性。并初步研究了不同半导体激光器工作电流、码速、输入信号光功率、增益吸收系数条件对波长转换性能的影响。这对于优化基于半导体激光器的全光波长转换器有一定的参考价值。     

半导体激光器波长稳定系统的反馈效率

反射式体布拉格光栅(VBG)是改善半导体激光器(DL)输出光谱特性的首选器件。对快轴准直透镜(FAC)的非球面方程进行了数值拟合,采用光线追迹的方法建立了DL波长稳定系统反馈效率的计算模型,分析了FAC透镜、反射式VBG的空间位置和旋转角度变化对DL波长稳定系统反馈效率的影响,给出了波长稳定系统中FAC和反射式VBG的装调容差范围。分析结果表明:反射式VBG的空间位置偏差对反馈效率影响不大,但FAC透镜的空间位置和旋转角度偏差、反射式VBG的旋转角度偏差会造成反馈效率的急剧下降。     

半导体激光器波长稳定系统的反馈效率

反射式体布拉格光栅(VBG)是改善半导体激光器(DL)输出光谱特性的首选器件。对快轴准直透镜(FAC)的非球面方程进行了数值拟合,采用光线追迹的方法建立了DL波长稳定系统反馈效率的计算模型,分析了FAC透镜、反射式VBG的空间位置和旋转角度变化对DL波长稳定系统反馈效率的影响,给出了波长稳定系统中FAC和反射式VBG的装调容差范围。分析结果表明：反射式VBG的空间位置偏差对反馈效率影响不大,但FAC透镜的空间位置和旋转角度偏差、反射式VBG的旋转角度偏差会造成反馈效率的急剧下降。     

用阈值表达式研究长外腔半导体激光器的双稳特征

利用外腔半导体激光器（ＥＣＬＤ）在不同频率振荡所需的阈值载流子密度的表达式及相关的折射率表达式他它的双稳特性,由此导出了在外腔半导体激光器的ｐ－ｖ（功率－频率）曲线上出现双稳的条件以及双稳环宽度的解析表达式。     

量子阱半导体激光器阈值的理论分析

分析了单量子阱(SQW)、多量子阱(MQW)和分别限制异质结构量子阱(SCH-SQW)半导体激光器的阈值.求出了表示光增益随注入载流子密度变化的方程.利用这个结果,得到了上述三种量子阱半导体激光器的阈值电流密度的表达式.     

Analytical Solutions of Rate Equations of Two－segment Absorptive Bistable Semiconductor Lasers

ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＳｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆＲａｔｅＥｑｕａｔｉｏｎｓｏｆＴｗｏ－ｓｅｇｍｅｎｔＡｂｓｏｒｐｔｉｖｅＢｉｓｔａｂｌｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒｓ￥ＷＵＺｈｅｎｇｍａｏ；ＣＨＥＮＪｉａｎｇｕｏ；ＸＩＡＧｕａｎｇｑｉｏｎｇ；ＬＵＹ...     

Dynamic Wavelength Tuning of a Fiber Ring Semiconductor Laser

ＤｙｎａｍｉｃＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＴｕｎｉｎｇｏｆａＦｉｂｅｒＲｉｎｇＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒＬＵＯＢｉｎＬ¨ＵＨｏｎｇｃｈａｎｇＰＡＮＷｅｉＣＨＥＮＪｉａｎｇｕｏ（ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６...     

Wavelength Switching of a Fabry-Perot Semiconductor Laser by Optical Input Pulses

Wavelength switchings of a Fabry-Perot semiconductor laser are experimentally demonstrated by applying externally optical input pulses detuned from a cavity-resonant wavelength of the semiconductor laser with a constant injection current. The wavelength region of optical switching ranges from less than 0.1 nm to several nm over gain spectrum, being locked to the wavelength of optical inputs. These behaviors are based on multistability and multi-split branches in the optical output versus detuned optical input characteristics, caused by the carrier-induced refractive index change accompanied by optical injections. The experimental results are believed to be useful for wavelength division multiplexing and exchange in optical communication.     

Dynamics of an Optically Switched Bistable Semiconductor Laser

The switching time of an optically switched laser diode between a locked mode and free oscillation mode is studied. By starting with linear stability analysis, analytical expressions are developed to predict the switching time. It is shown that the switching of optical output between the locked and unlocked modes is governed by two relaxation processes with different time constants, and the change in the first relaxation process, dependent on the carrier density in the initial state, gives a strong effect on the total switching time, in contrast to the dynamic behavior of the carrier density dominated by a single relaxation process. Our analytical results show that larger detuning and power of optical input are effective in shortening the switching time and are believed useful to estimate the switching time of an optically switched bistable laser diode.     

低阈值852nm半导体激光器的温度特性

通过金属有机化学气相淀积(MOCVD)和半导体后工艺技术制备了852 nm半导体激光器,它在室温下的阈值电流为57.5 m A,输出的光谱线宽小于1 nm。测试分析了激光器的输出光功率、阈值电流、电压、输出中心波长随温度的变化。测试结果表明,当温度变化范围为293~328 K时,阈值电流的变化速率为0.447m A/K,特征温度T0为142.25 K,输出的光功率变化率为0.63 m W/K。通过计算求得理想因子n为2.11,激光器热阻为77.7 K/W,中心波长漂移速率是0.249 29 nm/K,实验得出的中心波长漂移速率与理论计算结果相符。实验结果表明,该半导体器件在293~303 K的温度范围内,各特性参数能够保持相对良好的状态。器件如果工作在高温环境,需要添加控温设备以保证器件在良好状态下运行。     

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.     

半导体带间级联激光器研究进展

半导体带间级联量子阱是实现3~5μm波段中红外激光器的重要前沿,其在半导体光电器件技术、气体检测、医学医疗以及自由空间光通信等诸多领域具有重要科学意义和应用价值。半导体带间级联量子阱发光机理是以二类量子阱中的电子与空穴的带间辐射复合发光为主导,再通过电子注入区与空穴注入区形成级联放大,实现多个量子阱周期内电子与空穴的重复利用。本文综述了半导体带间级联激光器从提出能带结构、外延材料到器件制备技术的发展历程,剖析了器件结构各功能区基本概念和工作原理,介绍了器件结构设计与制备工艺技术难点的里程碑突破,详细解释了载流子再平衡、分别限制层等设计,最后展望了半导体带间级联激光器的发展方向和趋势。     

半导体激光器非线性失真的理论和实验研究

对半导体激光器的非线性失真进行了理论分析，得出了计算二阶失真和三阶失真的理论公式，实验验证了理论结果，并发现国产ＤＨ－ＧａＡｌＡｓ半导体激光器的二阶失真严重，而三阶以上的失真却可以忽略。