光纤光栅外腔半导体激光器输出谱的射线法研究

本文采用射线法,计及增益随波长的变化,首次导出了光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)输出谱的表达式.利用该表达式,结合载流子速率方程,对FGESL输出谱的精细结构进行研究.研究结果表明:光纤光栅外腔将引起位于反射带宽附近波长处能量分布发生变化,在反射带宽内出现多峰结构,峰的数目与外腔长度有关;随着电流的增大,FGESL的输出功率和边模抑制比总体呈现上升的趋势,上升过程中存在波动,波动的幅度和频率随着前端面反射的减小而减小.     

光纤光栅外腔半导体激光器的输出特性

采用射线法,计及增益随波长的变化,导出了光纤光栅外腔半导体激光器输出谱及输出功率的表达式。结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器的输出谱的精细结构以及P-I特性进行了数值模拟研究。结果表明:光纤光栅外腔的输出谱在反射带宽内呈现出多峰结构,随着前端面反射率越小,输出谱相应地比较稳定;P-I特性曲线抖动越来越小,趋于线性变化。     

Littrow型光栅外腔半导体激光器的输出特性分析

在讨论光栅外腔半导体激光器理论的基础上.对影响Littrow型光栅外腔半导体激光器输出功率和线宽压窄的各种因素进行了数值模拟分析.研制了单纵模高质量激光输出的Littrow型光栅外腔半导体激光器,在工作电流为400 mA时,连续输出功率达到180 mW,线宽优于1 MHz.     

大功率体光栅外腔半导体激光器的输出特性

宽条形大功率半导体激光器(LD)存在光谱温漂系数大、光谱宽度宽的缺点,为了改善宽条形大功率半导体激光器的光谱特性,采用一种体光栅(VBG)离轴外腔方法实现了宽条形大功率半导体激光器光谱特性的明显改善和高效率工作.宽条形半导体激光器的外腔结构主要包括激光器输出光束的快、慢轴准直光学透镜和离轴放置的体光栅.宽条形半导体激光器的激射条宽为100μm,当激光器工作电流为4.0 A时,外腔激光器的输出功率高达3.4 W,斜率效率为1.0 W/A,光谱宽度由自由出射条件下的2~3 nm减少为0.2 nm,峰值波长的温漂系数小于0.015 nm/℃.     

光纤光栅外腔半导体激光器的实验研究

利用光纤光栅作为选频元件的外腔半导体激光器具有波长稳定性和可控性好等优点。报道了该激光器的关键工艺 ,主要是光纤光栅制备、芯片的腔面增透和光纤耦合封装等。报道了初步的实验结果。     

光纤光栅外腔半导体激光器的理论及实验研究

对影响光纤光栅外腔半导体激光器特性的几个重要因素(光纤光栅长度、耦合系数、内腔反射系数)进行了理论分析和数值模拟。从实验上进行了验证,实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱,得到了带宽为0.1nm、出纤功率达417.4μW、边模抑制比高达37.9dB的激光谱线。验证的结果表明,理论分析、数值模拟、实验结果是吻合的。     

光纤光栅外腔半导体激光器波长调谐方法研究

可调谐光纤光栅外腔半导体激光器（FBG-ECL）激射波长由光纤光栅布喇格波长决定,调谐光纤光栅布喇格波长可以改变激光器的激射波长.重点介绍采用轴向应力、径向应力和温度对光纤光栅布喇格波长的调谐.布喇格中心波长的偏移与轴向应力、径向应力和温度等变化量均呈极好的线性比例关系,且在较大的测量范围内一直保持线性关系.详细说明了光纤光栅外腔半导体激光器采用这三种方法调谐时的特点、适用范围,并对它们的性能进行了比较,给出在不同条件下适合的调谐方法.     

光纤端面反射率对光纤光栅外腔半导体激光器的输出影响

为了实现光纤光栅外腔半导体激光器良好的单纵模输出,通过加入空气间隙区改进了基于射线法的光纤光栅外腔半导体激光器理论模型,并结合稳态速率方程研究了小注入情况下,光纤端面反射率对激光器输出特性的影响。仿真结果表明,在光纤端面反射率与光栅反射率可比拟的情况下,减小光纤端面反射率,可增大主模与其他波长模式的损耗差异,加强光纤光栅的选模作用,更好的实现单纵模输出,但同时也会增大激光器的阈值电流。     

光纤光栅外腔半导体激光器改进模型分析

改进了基于耦合腔激光器模型的光纤光栅外腔激光器静态分析模型．在考虑了激光器和光纤光栅之间的耦合效率后．将光从激光器耦合进光纤光栅的耦合系数η1和从光纤光栅反馈回激光器的耦合系数η2推导进描述耦合腔的散射矩阵元中．修正了耦合腔模型的表达式。发现两个耦合系数η1ljη2之积的大小对增益曲线产生具体影响。分析表明短外腔及短的光纤光栅长度决定了损耗曲线最低处单纵模振荡．激光管芯与光纤端面的反射率也对阈值电流、边模抑制比产生明显影响．尤其对于激光器端面反射系数比较大的情况．可以通过仔细设计空气间隙的长度实现外腔模和法布单一珀罗(F-P)模式的匹配。     

高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束

宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术,实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出,输出光束质量与单个合束单元相当,而亮度和功率得到很大的提高。基于无输出耦合镜光栅外腔光谱合束结构,实现了单个半导体激光短阵列的光谱合束,分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量的特性,获得了70 A工作电流下40.8 W的连续输出功率,快轴和慢轴方向的光束质量分别为0.41 mmmrad和9.16 mmmrad （包含95%能量）,相应的电光转换效率为38.4%,亮度高达67.90 MW/（cm2sr）。     

光栅调谐外腔半导体激光器腔参量对其双稳动态特性的影响

本文通过对半导体激光器（LD）速率方程的数值求解，分析了外腔半导体激光器（ECLD）腔参量（谱线展宽因子α，LD面向外腔的端面反射率R等）对于双稳环跳变的动态特性的影响。     

单片机控制步进电机实现光纤光栅外腔半导体激光器调谐

本文介绍了步进电机在光纤光栅外腔半导体激光器调谐中的应用,利用步进电机角位移与控制脉肿之间的精确同步,控制脉冲宽度与频率,经连杆、齿轮等精密机械传动后,带动千分尺转动,控制光纤光光栅拉伸,从而实现利用单片机控制步进电机对外腔半导体激光光栅波长进行调谐。     

外腔长度变化对光纤光栅外腔LD激射波长的影响

密集波分复用(DWDM)光纤通信系统对光源的波长稳定性有很高的要求。主要就可供DWDM系统选用的光源之一光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的波长稳定性进行讨论。通过计及半导体激光器(LD)、外腔及光纤光栅(FG)三者的共同作用,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定FGESL的激光纵模分布后,理论上研究了FGESL的激射波长随FG外腔长度的变化。结果表明,外腔较短时,外腔长度的微小变化可以导致FGESL的激射波长产生显著的变化;外腔较长(大于10 cm)时,外腔长度的变化对FGESL的激射波长基本没有影响。     

外腔半导体激光器动态模稳定性的研究

为了研究调谐过程中外腔半导体激光器的模稳定性,采用多光束干涉理论推导Littrow结构外腔半导体激光器的腔增益,并模拟其模结构。分析了光栅面和转臂不在同一平面的情形下,在光栅转动调谐时,通过匹配光栅的反馈波长变化率与外腔波长变化率,推导出最佳的初始外腔长度,并研究了动态模稳定（无跳模调谐）的范围;采用严格的耦合理论和光线变换矩阵分析了准直（耦合）透镜的位置对系统后向耦合效率的影响。结果表明,系统后向耦合效率最大可达99%,极大地压窄了中心波长为780nm半导体激光器的线宽,外腔半导体激光器的理论线宽为未加外腔时的0.96%,动态模稳定范围可达6.8nm。     

选频滤波器负载外腔半导体激光器调谐特性的研究

本文分析选频滤波器负载外腔半导体激光器的调谐特性。从等效模型的受激条件出发,导出确定最大调谐范围的简单表达式,提出了计算在各种反馈强度下调谐曲线的方法,并解释近年来报道的有关实验结果。     

Waveguide external cavity narrow linewidth semiconductor lasers

Narrow linewidth light source is a prerequisite for high-performance coherent optical communication and sensing.Waveguide-based external cavity narrow linewidth semiconductor lasers(WEC-NLSLs)have become a competitive and attractive candidate for many coherent applications due to their small size,volume,low energy consumption,low cost and the ability to integrate with other optical components.In this paper,we present an overview of WEC-NLSLs from their required technologies to the state-of-the-art progress.Moreover,we highlight the common problems occurring to current WEC-NLSLs and show the possible approaches to resolving the issues.Finally,we present the possible development directions for the next phase and hope this review will be beneficial to the advancements of WEC-NLSLs.     

调谐外腔半导体激光器输出双稳环的确定

在考察了外腔半导体激光器(ECLD)的振荡频率ν与激光二极管(LD)中载流子密度N(或增益g)、介质的折射率n以及LD第m个模式的共振频率νm间的关系之后,利用微扰法对LD的N-ν曲线上被前人错判为不稳定的两个关键区段重新进行了分析,结果表明这两个区段是稳定区段,据此,可以确定在对ECLD进行调频的过程中其增益介质的N-ν曲线上出现的双稳环.     

半导体激光器参数的外腔法测量

通过测量运行在外腔中的半导体激光器的P-I(功率电流)曲线,可以确定二极管激光器的重要参量——吸收系数α、对电流的微分小信号增益系数dg/dI以及光子寿命等。     

空气间隙长度对光纤光栅外腔LD激射波长的影响

为了提高光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长准确性,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定光纤光栅外腔半导体激光器的激光纵模分布后,采用数值模拟的方法研究了光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随光纤端头到有源区之间空气间隙长度的变化。结果表明,光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随着空气间隙长度的变化围绕着光纤光栅的布喇格波长波动,波动的最大幅度随外腔长度的增加而减小。因而当外腔长度一定时,可以通过微小的调节空气间隙的长度使激射波长精确定位于光纤光栅的布喇格波长处。