分布式反馈(DFB)激光器的调控

本文主要介绍了分布式反馈激光器及如何解决激光器功率衰减的补偿 ,对其进行控制 。

高成品率大耦合因子DFB激光二极管芯片设计与制备

设计并制备了一种基于相移光栅的大耦合因子分布反馈(DFB)激光二极管芯片,解释了相移光栅在大耦合因子下实现芯片高成品率的机理。采用传输矩阵法模拟了不同耦合因子下随机相位对均匀光栅和相移光栅激光二极管芯片单模特性的影响,发现对于常规均匀光栅DFB结构,随着耦合因子的增加,芯片阈值增益差会明显降低,从而降低芯片单模成品率;而相移光栅DFB结构在不同耦合因子下,芯片阈值增益差并没有明显变化,仍能够保证比较高的单模成品率。采用电子束光刻制作了1/4波长相移光栅和均匀光栅并进行了对比,最后制备出大归一化耦合因子(κL=2.1)的相移光栅DFB激光器二极管芯片。测试统计数据显示,与均匀光栅激光二极管芯片相比,新型相移光栅DFB激光二极管芯片成品率明显高,达70%以上。与常规归一化耦合因子(κL≈1.2)DFB激光二极管芯片相比,在宽温(-40~95℃)下,新型大耦合因子激光二极管芯片的光谱单模特性更稳定,同时具有更低的阈值电流,在低工作电流(30 mA)下,芯片的-3 dB带宽大于18 GHz,满足传输速率为25 Gbit/s的高速传输协议要求。

一种电吸收调制集成分布反馈激光器的研究

分析了通信中分布反馈式半导体激光器和电吸收调制器集成理论,对其特点进行理论分析.在此基础上设计了一种由两者构成的串联级系统,并对该系统下所产生的短光脉冲信号的特性进行实验分析,得出该方案下所获得的通信源具有优异性能的结论.

1550nm大功率低噪声分布反馈激光器芯片设计

设计了一种1 550 nm波长分布反馈(DFB)激光器芯片,分析了有源区材料和波导结构对芯片参数的影响。分析了影响输出功率和相对强度噪声(RIN)的因素,并进行了实验对比。通过对芯片材料结构和波导结构的优化设计提升了芯片效率、降低了RIN;通过优化腔长与量子阱总增益之间的匹配参量及对光波导的优化设计,提高了芯片注入饱和点;通过提升注入水平提高了芯片输出功率。芯片测试结果显示,25℃时阈值电流为13 mA,斜率效率为0.38 W/A,输出功率为102 mW@300 mA,边模抑制比为51 dB@50 mW,RIN为-160 dB/Hz@300 mA。该芯片具备高输出功率、低RIN、低阈值电流、高斜率效率的特点。

光诱导分布反馈激发染料掺杂向列相液晶的放大自发发射(英文)

随着OLEDs的发展,有机/聚合物材料体系的放大自发发射也得到了广泛深入的研究。利用Lloyd镜面体系构建了分布反馈体系,研究了DCJTB在向列相液晶中的放大自发发射过程,利用布拉格方程计算了发射光谱的峰值波长。实验结果表明,DCJTB向列相液晶体系的放大自发发射阈值为与平面波导结构相比,分布反馈体系提供了良好的模式,半峰全宽明显变窄;随着电场的变化,不同角度的输出信号强度也变化明显,利用电场可以有效的对TE、TM两种模式的强度进行调制。

高稳定、强鲁棒性DFB激光器温度控制系统

为减少分布式反馈(DFB)激光器输出波长和光功率受其工作温度波动的影响,采用Ziegler-Nichols比例-积分-微分(PID)控制算法,设计并研制了一种具有强鲁棒性的DFB激光器温度控制系统。利用该温度控制系统,对中国科学院半导体研究所研制的中心波长为1.742μm的DFB激光器进行了温度控制测试。实验证明,该系统的控制精度为±0.05℃,温度控制范围为5～60℃,并在长时间(220min)运行中,DFB激光器工作状态稳定,中心波长未出现漂移,为DFB激光器在红外气体检测领域的实用化提供了性能保障。

DFB光纤激光器声致弯曲振动研究

对利用DFB(分布反馈式)光纤激光器进行水声探测时的弯曲振动问题进行了分析与实验研究。总结了采用非平衡干涉仪解调系统解调的DFB光纤激光水听器的声压灵敏度计算公式;基于梁的弯曲理论,通过数值方法计算了两端固定的DFB光纤激光器在50Hz^2000Hz频率范围内的声压灵敏度,绘制了该频率范围内的频响曲线;采用振动液柱法对一支DFB光纤激光器在该频率范围内进行了实验研究,实验数据具有良好的可重复性,实验结果与理论分析吻合。表明了细长型结构的DFB光纤激光器在水声场中很容易由于弯曲振动而引入较大的非声压振动的干扰信号,影响其水声探测性能,有必要在DFB光纤激光水听器探头的设计中考虑这一因素。

波长可调谐DFB激光器及其进展

目前,可调谐激光器是高速大容量光通信系统、波分复用、时分复用系统中的关键器件,也是光测试和快速波长交换等系统的重要光源,有着重要意义和广泛的应用前景。本文介绍了波长可调谐分布反馈(DFB)激光器及其进展。

表面发射光子晶体DFB激光器

光子晶体(PC)具有周期性折射率变化,并具有实现新型光器件的极大潜力,正受到广泛关注。本文介绍了PC基本原理与特性,并介绍了表面发射(SE)光子晶体分布反馈(DFB)半导体激光器的结构、最佳化设计、制作工艺和输出特性。

高成品率DFB激光二极管的设计及制备

设计并制作了一种新型分布反馈(DFB)光栅激光二极管结构。采用传输矩阵法模拟得到了不同光栅耦合因子、不同结构下随机相位对归一化阈值增益差和性能参数分布的影响;对高于阈值增益情况下激光二极管的特性进行了分析,结果表明随着激光二极管偏置电流的增加,光场平坦因子和归一化阈值增益差几乎保持不变,激光二极管单模稳定性好;模拟得到了光谱随偏置电流的变化,不同偏置电流下光谱的边模抑制比均大于40 dB。采用全息光刻技术结合普通光刻技术制备了新型DFB光栅。相比于均匀光栅激光二极管,新型DFB光栅激光二极管性能参数一致性更好、成品率更高,成品率达到80%以上。

高灵敏度光收发组件自动温度控制技术研究

为了实现数字信号长距离和高可靠的传输,设计了一种高灵敏度、高集成的数字光收发组件。介绍光收发组件的工作原理,设计基于分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser,DFB)和雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode,APD)探测器的高灵敏度光收发组件,详细分析其中自动功率控制功能、消光比自动控制以及自动APD升压控制的设计。实验结果表明,温控精度可达±0.1℃,组件工作稳定,可以满足数字信号高灵敏度和长距离的传输需求。

具有表面二阶金属光栅的927nm分布反馈半导体激光器的研制

采用全息光刻和湿法腐蚀光栅技术,成功制备了表面二阶金属光栅宽条型分布反馈(DFB)半导体激光器,无需二次外延生长过程,实现了宽接触室温直流下大范围稳定单纵模工作。腔面未镀膜器件,在脉冲工作条件下,注入电流为2.28A时,单面输出功率大于600mW,斜率效率达0.37mW/mA,功率效率大于11%。在连续电流注入下,当注入电流为1.6A时,单面输出功率大于200mW,光谱线宽小于0.8nm,波长随电流的调谐系数最小为0.43nm/A;注入电流为1.0A时,水平远场发散角为2.1°。

取样光栅分布反馈激光器阵列器件研究

采用了一种基于取样光栅原理制作多通道增益-折射率耦合型光栅的方法,成功制作了8波长分布反馈(DFB)激光器阵列,阵列中各激光器的阈值电流为30～40 mA,注入电流为100 mA时的平均输出光功率为10mW,阵列器件实现了波长的可选择性激射,相邻激光器间的频率间距为200 GHz,验证了用取样光栅方法制作DFB激光器阵列的可行性。

基于分布反馈激光器布里渊散射的高精度光谱测量

实现了一种基于光纤中受激布里渊散射(SBS)效应的高分辨率光谱测量技术。使用连续可调谐分布反馈(DFB)激光器作为泵浦光,与待测信号光在单模光纤(SMF)中发生受激布里渊放大相互作用,由此实现对待测光的高分辨率光谱测量与分析。DFB激光器的波长扫描通过高精度温度调谐来实现。与相关报道中使用的外腔可调谐激光器对比,DFB激光器具有体积小、成本低的优势。同时在波长扫描过程中,对DFB激光器的输出光进行自拍频处理获得其实时扫描速率,以此校正激光器的实时扫描波长,提高测量准确度。实验初步验证了本文高分辨率光谱测量技术的可行性,并获得了0.24pm的光谱分辨率。

一种基于分布式反馈激光器的FBG高速解调系统

采用分布式反馈（DFB）激光器,其电流驱动信号为100kHz正弦波,同时配合100kHz方波进行中断控制,在20-150mA驱动电流输出100kHz、1nm光谱范围的波长扫描光。激光器结合光环形器、光电管等光器件,配合信号采集与处理部分组成高速光纤布拉格光栅（FBG）解调系统。实验验证,本系统具有FBG波长信号静态、动态解调能力。在温度静态实验,解调系统线性度为0.999 21、精度约为8pm。在2kHz、4kHz动态振动实验中,解调系统具有良好的响应度和精确度,并可分析50kHz以内的频谱信息。本文的FBG解调系统,结构简单,成本低,可用于FBG 100kHz的高速解调,不受外界环境和光强扰动的干扰,稳定性高。

用于光学向量矩阵乘法器的光源阵列系统

对用于光学向量矩阵乘法器的16路阵列光源和驱动电路进行了系统的研究。提出了采用商用分布式反馈激光器(DFB)和16路光纤阵列耦合的方式构造阵列光源模块,并且在驱动电路中设计了功率反馈自校正调节算法,解决了由于当前激光器制造工艺条件的限制而造成的各路激光器之间的阈值电流和P-I转换效率等参数差异问题。实现了光源系统各个通道间的输入向量数据和输出光强之间的一致性映射。实验结果证明,所研究开发的光源阵列不仅成本低,而且数据源信号的高频响应性能良好,保证了光学向量矩阵乘法器运算性能的稳定性和准确性。

基于DFB激光器解调技术的光学电流互感器

针对交流电流的测量,提出了一种基于分布式反馈(DFB)激光器解调技术的光学电流互感器(OCT)。OCT的传感部分运用光纤Bragg光栅(FBG)和超磁致伸缩材料(GMM)作为传感器探头,同时应用DFB激光器对FBG进行解调,实现交流电流的测量。对于这种新型的OCT进行了理论分析和实验研究,实验测得系统传感灵敏度可达到11.822×10-3 nm/A,可获0.63%的满量程精度,线性拟合度达到0.996 2,适用于小电流的高精度检测。

基于CPM-FBG的单频窄线宽DFB光纤激光器

利用电弧放电对光纤Bragg光栅(FBG)折射率的调制作用,提出了基于折射率周期调制(CPM)FBG的单频窄线宽分布反馈(DFB)光纤激光器方案。建立了CPM-FBG的数学模型并进行了仿真,验证了CPM-FBG的相移光栅特性;在掺铒光纤(EDF)上制作出CPM-FBG,形成了DFB单频窄线宽光纤激光器,激光器阈值功率为25.4mW,3dB线宽为805Hz,边摸抑制比大于48.8dB。

无制冷高速直调1.5μm AlGaInAs-InP DFB激光器

利用AlGaInAs-InP应变多量子阱(MQW)材料导带偏移量大的特点,制作了基于AlGaInAs-InP材料的无制冷脊波导分布反馈式(DFB)激光器。为提高器件调制速度,制作了2μm宽的脊波导结构,并在脊波导两侧填充1.5μm厚的SiO2层,从而有效降低器件寄生电容。室温条件下,DFB激光器典型阈值为15 mA,特征温度达88 K,边模抑制比大于50 dB,3 dB小信号调制响应带宽超过15 GHz。

基于可调谐DFB激光器的FBG加速度检测系统

基于分布式反馈DFB激光器的窄线宽特性及可调谐特性,设计了自温度补偿的光纤Bragg光栅（FBG）加速度检测系统。采用简支梁结构,设计了FBG低频加速度传感器。通过增加温度补偿光路,对DFB激光器的中心波长进行实时反馈控制,实现了系统对温度影响的自补偿。实验结果表明,系统对冲击激励信号和加速度的连续激励信号均有良好的动态响应,系统的固有频率为25.1Hz,频率响应范围为0~400.0Hz,加速度的最大灵敏度约为1.89V/m·s2,并且系统具有良好的温度稳定性。