光纤光栅外腔半导体激光器的多参量优化分析

基于等效腔模型,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·

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锁模特性

根据等效腔法和耦合模理论,研究了光纤光栅外腔半导体激光器的理论模型。讨论了光纤光栅反射率对阈值电流和输出功率的影响,说明光纤光栅反射率存在一个最佳值。耦合系数越高,等效反射率也就越大,因此提高耦合系数可以有效的增加输出功率。实验表明:前端面反射率对锁模起主要作用,随前端面反射率的减小,外腔模的作用越明显,边模抑制比越大;光纤光栅的反射率存在一个最佳值,过高或过低都会使边模抑制比变小。当注入电流为100 mA时,优化的光纤光栅外腔半导体激光器的峰值波长变化小于0.3 nm,边模抑制比大于45 dB。

高边模抑制比窄线宽的光纤光栅外腔半导体激光器

本文从耦合腔理论出发分析了光纤光栅外腔半导体激光器的模式选择 ,得到了为达到稳定的高主边模抑制比所需的短外腔、短光纤光栅的器件设计原则 .制作了两只光纤光栅外腔半导体激光器 ,Q1为短外腔 (<2 mm)、短光纤光栅 (4mm)结构 ,Q2 为长外腔 (2 0 mm)、长光纤光栅 (1 7mm)结构 .测量 Q1的主边模抑制比为 35d B,Q2 的主边模抑制比为 1 0 d

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。

温度变化对光纤光栅外腔半导体激光器激射波长的影响

在考虑了光纤光栅的位相后 ,从光纤光栅外腔半导体激光器 (FGESL)所满足的阈值条件出发 ,从理论上研究了温度的变化对FGESL激射波长的影响。数值模拟的结果表明 :由于温度变化造成半导体介质和光纤的折射率发生变化从而导致FGESL的纵模发生移动 ,因此FGESL的激射波长随着温度的升高将存在向长波长方向发生移动的趋势。对于短外腔 ,FGESL的纵模间距较大 ,由于半导体介质折射率随温度的变化程度大于光纤折射率随温度的变化程度 ,因而存在模式跳跃现象 ;对于长外腔 ,由于FGESL的纵模间隔很小 ,因而不存在明显的模式跳跃现象。这些结果符合其他研究者的实验观测。

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。

光纤光栅外腔半导体激光器特性的分析

研究了光纤光栅外腔半导体激光器 ( FBG-ECL)的理论模型 ;根据等效腔模型 ,讨论耦合系数对 FBG-ECL阈值特性的影响 ,指出存在最佳光纤光栅反射率 ,使得激光器不仅功率输出大、而且边模抑制比高 ;利用等效腔长的手段 ,分析了腔长对光子寿命的影响 ,并结合速率方程讨论了 FBG-ECL的高频响应特性 ;

光纤光栅外腔半导体激光器的模式抑制比研究

本文在考虑了光纤光栅的位相后,利用稳态多模速率方程组,对光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的静态工作特性进行理论分析。结果表明:随着注入电流和耦合效率的增加,FGESL的SMSR总体上呈上升趋势。在强反馈情况下,得到了边模抑制比可达40dB,并且变化曲线比较平滑;然而,在弱反馈情况下,边模抑制比<36dB,并且呈现明显的抖动。

光纤光栅外腔半导体激光器理论模型分析与选取

为了讨论三腔镜近似或耦合腔近似两种等效腔模型对计算光纤光栅外腔半导体激光器等效反射率等参量的近似程度,挑选出最优的理论模型,采用数值计算的方法进行模拟仿真,得到了两种模型在采用切趾光纤Bragg光栅和非切趾光纤Bragg光栅情况下的阈值增益等特性曲线。结果表明,在采用切趾光纤Bragg光栅,特别是切趾深度较大的情况下,采用三腔镜近似模型更加符合实际情况。此研究结果对分析和设计单纵模光纤光栅外腔半导体激光器具有一定的参考价值。

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。

光纤光栅外腔半导体激光器的输出谱特性

采用射线法,计算增益随波长的变化,推导出光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)输出谱的表达式.结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器输出谱的精细结构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,随着前端面反射率减小和耦合效率增加,输出谱相应地变得比较稳定.

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

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冲之间的精确同步,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器波长进行调谐。

射线法研究光纤光栅外腔半导体激光器输出功率特性

采用射线法,导出了光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)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P-I特性进行了研究.结果表明:随着耦合效率的增大,输出功率整体上呈现上升的趋势,并在上升过程中出现的抖动越来越小;对于不同的外腔长度,在某些注入电流下,若相干条件能很好的满足,则可得到一个较大的输出,在P-I曲线上呈现出明显的抖动.

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冲之间的精确同步,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。

光纤光栅外腔半导体激光器输出特性耦合效率的研究

本文采用射线追踪法,导出了光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的连续输出谱P(λ)及输出功率的隐函表达式。在此基础上,结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器的P(λ)及P-I特性进行了研究。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,峰值与耦合效率有关;随着耦合效率的增大,输出功率整体上呈现上升的趋势,并在上升过程中出现的抖动越来越小。

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。

光纤光栅外腔半导体激光器的线宽特性研究

通过构建外腔半导体激光器的等效腔模型,并在修正的肖洛-汤斯线宽公式中引入外腔压窄因子,系统模拟了光纤光栅外腔半导体激光器的电流阈值特性和线宽特性。以等效腔模型为基础,综合考虑外腔压窄因子,利用修正后的肖恩-汤斯公式,使用Matlab对外腔激光器的阈值和线宽特性进行了系统的模拟。模拟结果表明:通过增加外腔反射率,可有效增加光子寿命并降低阈值载流子浓度,进而获得较低的阈值电流,对于0.81的外腔等效反射率,阈值电流低至3.83mA;通过增加外腔反射率、耦合效率和外腔长度,可显著压窄线宽至千赫兹量级;此外,合理限制增益芯片尺寸也会压窄线宽。激光器工作电流为60mA时,当外腔光栅反射率由0.1提高至0.9可使阈值电流由9.04mA降低至4.01mA,线宽由95.27kHz降低至1.34kHz;当外腔长度由2cm增加至6cm时,激光器线宽由3.20kHz降低至0.36kHz。

基于光纤光栅外腔半导体激光器的2.5Gb/s波长转换实验

首次用光纤光栅外腔半导体激光器的方法进行了 2 .5Gb/s的波长转换实验。将波长向上转换了 5nm ,得到了较清晰的眼图。该激光器采用标准的DIP 14低成本封装 ,该波长转换方法具有输出波长稳定、低啁啾的特点。