外光反馈半导体激光器动态特性的数值模拟

通过对外光反馈半导体激光器动态特性的数值模拟 ,结果表明 :在弱反馈下系统处于稳态 ;增加反馈量 ,系统由周期性振荡变为不规则的振荡 ;反馈量继续增加时 ,系统的输出不再是周期振荡 。

基于Simulink的外光反馈半导体激光器动态特性的模拟研究

文章提出了一种新的研究外光反馈半导体激光器动力学行为的方法,利用Simulink仿真软件建立可视化模型模拟了弱反馈至中等反馈下外光反馈半导体激光器的动态特性,结果表明弱反馈下系统处于周期态,增加反馈量系统的输出由周期态进入混沌态.并对用高频电流注入(HFI)技术控制外光反馈半导体激光器的混沌进行了模拟研究.与基于常规高级程序设计语言的计算机模拟技术相比,该方法避免了传统意义上的复杂算法编程和调试过程,可以方便的改变模型参数并观察到相应的模拟结果.

光纤布拉格光栅长外腔反馈半导体激光器特性研究

窄线宽激光器是光谱学和精密计量学等实验的基本组成部分。由于半导体激光器对外部光学反馈十分敏感,所以可以利用光反馈的高带宽抑制半导体激光器的相位噪声,进而压窄线宽。本文采用光纤布拉格光栅作为反馈元件,搭建了长外腔反馈回路。为了降低外界环境温度起伏和气流扰动的影响,对反馈光路的光纤控温,使得1小时内最大温度起伏从0.039℃降低到0.003℃。此外,测试了反馈带宽对激光线宽的影响,尽管实验所用光纤布拉格光栅的带宽远大于自由运转的激光线宽,但仍然可以观察到激光线宽被压窄,且光纤光栅的带宽越小,激光线宽越窄。对于此现象,分析认为在反馈回路中应该存在一种负反馈机制,可以将激光线宽稳定到反馈光谱的某个斜率处,所以光纤光栅的反馈带宽越窄,反馈光谱的斜率越大,反馈越灵敏。通过调整光纤光栅的反馈功率在0~1 mW范围内改变,观察到当反射功率为0.8 mW时,光反馈将激光线宽从自由运转的100.5 kHz压窄到最窄的11.5 kHz,0.2 kHz~2 MHz范围内的相位噪声降低约20 dB。

一种可降低Littman-Metcalf光栅外腔半导体激光器衍射损耗的结构设计

基于原有Littman-Metcalf型光栅外腔半导体激光器的工作原理,设计了一种可以降低衍射损耗的外腔结构。在Littman-Metcalf结构的基础上增加一个反射镜,将闪耀光栅二次衍射产生的零级衍射光反馈回半导体激光器本征腔。推导了新结构模型外腔损耗的表达式,通过等效腔的概念对两种结构激光器的外腔损耗、阈值电流、输出线宽以及输出功率进行了仿真分析。结果表明:将二次衍射产生的零级光反馈回有源区可有效降低Littman-Metcalf结构激光器的外腔损耗,提高了系统的耦合效率,从而降低阈值电流,提高了激光器的输出功率。同时,由于提高了外腔反射效率,该外腔结构进一步压窄激光器的输出线宽。对影响低损耗Littman-Metcalf外腔激光器输出线宽以及输出功率的因素(端面反射率、内外腔长、闪耀光栅衍射效率以及反射镜反射率等)也进行了仿真分析,为后期激光器制作提高了理论指导。

外腔光反馈的半导体激光器基本模型的运行模式

根据 L ang- kobayashi带光反馈的半导体激光器模型 ,从理论上推导出其稳定条件 .数学模拟表明 ,对于动态单模半导体激光器 ,少量的外光反馈也会改变激光器的输出模式 ,随着反馈量的增加 ,激光器的振荡模式亦增加 ,并始终为 (2 n+1 )

半导体激光器的外光学反馈效应的理论分析

本文研究了半导体激光器的外光学反馈效应 ,应用Lang -Kobayashi方程 。

外腔半导体激光器中反馈耦合系数及介质吸收系数的测量

在室温下研究了外腔反馈对ＧａＡｌＡｓ量子阱半导体激光器阈值的影响，提出了测量实际反馈量及半导体激光器增益介质吸收系数的方法，利用所测反馈系数及阈值得到了反馈耦合因子ｋ。

外腔任意反馈半导体激光器的频率调谐特性

根据半导体激光器外腔反射率的不同，系统地研究了外腔任意反馈半导体激光器的频率调谐特性。

光注入下外光反馈半导体激光器输出自相关特性研究

基于半导体激光器(SL)受到外部扰动(光反馈和光注入)下的速率方程组,研究了反馈系数、延迟时间、注入强度和频率失谐对半导体激光器输出混沌信号自相关特性的影响.研究表明:上述四个参量对SL输出混沌信号的自相关函数曲线的半高全宽(FWHM)以及边峰抑制比都有影响;通过合理选择各参量,可以使SL输出的混沌信号具有尖锐的自相关函数曲线分布,其FWHM可降到0.02ns,比已有相关报道提高了一个数量级.

外部光反馈对强耦合外腔半导体激光器特性影响的理论分析

本文从理论上分析了外部光反馈对强耦合外腔半导体激光器特性的影响，对相干外部光反馈和非相干外部光反馈两种情形的分析结果均表明强耦合外腔半导体激光器可将半导体激光器所能容忍的临界光反馈强度提高大约２０ｄＢ以上，同时得出了长外腔和强耦合有利于提高外腔半导体激光器抗反馈能力的结论。

窄线宽的外腔半导体激光器

介绍了使用闪耀光栅作为光反馈元件 ,与原始线宽大于 12 0 0GHz的半导体激光器构成的Littrow型外腔半导体激光器 ,极大地改善了激光器的性能。实验得到了功率恒定、模式单一稳定、线宽优于 1.2MHz的激光输出 ,压窄线宽比为 10 6,并针对Littrow型外腔结构提出了简洁。

920nm光抽运垂直外腔面发射半导体激光器结构设计(英文)

设计并优化了一种用808nm的大功率激光二极管为抽运光源,In0.09Ga0.91As量子阱结构为增益介质的920nm光抽运半导体垂直外腔面发射激光器。运用有限元方法,对激光器的电特性方程和光特性方程求自洽解,计算了器件各种特性参量。分析了单个周期内不同阱的个数(1,2和3)、不同阱深、不同垒宽、不同非吸收层组分、不同非吸收层尺寸条件下,器件性能的改变,特别是模式、阈值和光-光转换效率的改变,从而选择一个最佳的结构。

混沌光注入半导体激光器中极端事件的演变

基于相位共轭光反馈混沌激光系统(主激光器)产生的极端事件,研究了将其输出注入到一个自由运行的半导体激光器(从激光器)的演化情况.通过注入参数空间中极端事件相对数量的二维统计图分析注入参数对极端事件产生的影响,发现在主从激光器混沌输出高相关性参数区域,从激光器中的极端事件的相对数量趋向于一个接近主激光器中极端事件相对数量的稳定值;在某些特定的弱相关区域,从激光器中的极端事件的相对数量趋向于增加.研究结果证明了通过光注入控制极端事件的可能性,有利于优化混沌激光系统性能或拓展其应用场景.

用双滤波反馈半导体激光器产生低延时特征的混沌信号

将两个法布里-珀罗干涉仪作为双外腔构成双滤波反馈半导体激光器,获取低延时特征混沌信号,理论研究了反馈时间、反馈强度、滤波器带宽以及滤波器中心频率与激光器中心频率之间的频率失谐对双滤波反馈半导体激光器混沌输出延时特征的影响.研究结果表明:当两个腔的反馈延迟时间之差约等于激光器弛豫振荡周期的一半时,输出混沌信号的延时特征抑制效果相对较好.在此基础上,通过合理选择反馈强度、滤波器带宽、滤波器中心频率与激光器中心频率之间的频率失谐,双滤波反馈半导体激光器输出混沌信号的延时特征被进一步抑制.最后,绘制混沌延时特征在滤波器带宽和频率失谐构成的参量空间的分布图,确定获取低延时特征的混沌信号所需的反馈参量范围.

基于分布反馈半导体激光器的CO气体光声光谱检测特性

一氧化碳(CO)是变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映运行电力变压器中油纸绝缘的放电及老化;而光声光谱(photoacoustic spectroscopy,PAS)技术能够应用于变压器油中溶解气体的在线监测。基于光声光谱检测原理,利用分布反馈(distributed feedback,DFB)半导体激光器搭建了CO气体光声光谱检测平台,选择1.567m的CO分子谱线为研究对象,实验研究了DFB半导体激光器的辐射特性和CO气体的光声光谱响应特性,分析了光声信号与激光功率、气体浓度的关系。结果表明:在气体吸收未发生饱和效应的条件下,光声信号与激光功率、气体浓度均具有良好的线性关系。该研究结果为变压器油中气体光声光谱的在线监测奠定了基础。

基于降温技术的宽范围外腔光栅可调谐半导体激光器

使用半导体制冷块,通过优化设计两级制冷系统,并结合隔离、密封等措施,将LD的温度冷却到-20℃,使室温下输出波长为789 nm的激光器工作在780 nm附近,改变了约9 nm。结合外腔光栅反馈技术,可以使激光器的输出波长稳定在Rb原子的D2线上。自制了一个简单的电路,能够以适当的比例同时调谐光栅压电陶瓷的电压和激光器的驱动电流,使激光器可以连续调谐10 GHz以上而不跳模。

体全息光栅外腔半导体激光器列阵的光谱特性

从理论上分析了强反馈外腔半导体激光器的工作原理,并采用了体全息光栅(VHG)外腔反射镜来改善大功率半导体激光器列阵(LDA)的光谱特性,这种体光栅具有很好的波长选择性,使得半导体激光器列阵的光谱线宽从2 nm减小到0.22 nm,增加了光谱亮度,而且随电流和温度变化的波长稳定性得到极大改善。

光杠杆实现外腔半导体激光器波长调谐的理论研究

提出利用"光杠杆"的方法来精密调节光栅外腔半导体激光器的输出波长。光杠杆由光楔构成,采用旋转光楔的方法,实现激光输出波长的精密调谐,同时降低了调谐的机械要求。

外腔半导体激光器在微振动测量中的应用

基于外腔半导体激光器(ECSL)良好的相干特性,采用Littrow自准直外腔方式进行了实验,得到了良好的线宽和稳定的功率,验证了外腔半导体激光器运用于纳米级光学测量和微振动测量的可行性;提出了解决外界扰动的反馈光路方案,能够有效滤除环境振动和噪声干扰,提高了振动测量系统在现实环境中的适应能力.

不同的外部光反馈强度下外腔半导体激光器大信号调制特性

基于等效腔理论,计及光线在外腔中多次反馈的情况后,从理论上研究了不同的反馈强度下,外腔半导体激光器(ECSL)的大信号调制特性。数值模拟的结果表明:当外部光反馈非常强或非常弱时,调制深度在一个较大的变化范围之内,ECSL的光子数呈现单周期变化规律,且峰值光子数随调制深度呈现单调上升的趋势;当外部光反馈处于中度反馈时,当调制深度取不同值时,ECSL的光子数呈现单周期、多周期甚至混沌现象。