窄线宽外腔半导体激光器研究进展

窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光器,分析各类激光器的基本结构与选频机制、介绍各自的优缺点以及国内外研究进展。其中,前三类激光器采用非量子器件进行频率选择,而法拉第激光器利用共振法拉第旋光效应选频,输出波长直接对应原子跃迁谱线,对激光二极管的电流与温度变化具有良好的鲁棒性。随后介绍外腔半导体激光器的应用情况,尤其是在精密测量领域中的典型应用。最后总结并展望窄线宽外腔半导体激光器的未来发展方向。

10 W近衍射极限输出的高效率窄线宽主控振荡放大半导体激光器

为研制近衍射极限的高功率半导体激光器,采用了片上光栅、窄脊型波导、锥形放大器一体集成的主控放大(Master Oscillator Power-Amplifier,MOPA)技术路线,以长度为8 mm、脊型宽度为3μm的波导为单模种子源,配合长度为7 mm、全角为3.3°的锥形放大器,实现了功率10.3 W、慢轴光束质量M^(2)(1/e^(2))因子=1.06,3 d B线宽40 pm,工作电光效率50.5%的半导体激光输出,并采用片上电致加热光栅调谐技术,实现了中心波长在4 nm范围内连续可调。

窄线宽可调谐半导体激光器研究进展(特邀)

窄线宽、大范围可调谐半导体激光器在高速光通信、光纤传感、精密光谱测量、激光雷达等领域拥有广泛的应用前景。回顾了近年来窄线宽可调谐半导体激光器研究进展,着重分析了Littrow和Littman典型结构可调谐半导体激光器的工作原理及其特点,并对其未来发展趋势做出预测。

高速窄线宽外腔半导体激光器

研制了以反射率约为50％的光纤光栅为外反馈的高速窄线宽半导体激光器。所得器件光谱半宽小于0.1nm,波长1053±4nm,出纤功率高于0.5 mW,调制带宽达3GHz。

窄线宽半导体激光器线宽测试研究

随着光探测领域的持续发展,窄线宽半导体激光器在各领域已经得到了广泛应用并发挥出独特价值。本研究以激光器线宽特性为研究内容展开分析,介绍了一类以β算法为基础的线宽表征方法,并借助仿真模拟获取了不同频域范围下激光线型、频率噪声等与激光线宽之间的关系,进一步说明了该线宽测试方式。

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

用于铷蒸气激光泵浦的窄线宽阵列半导体激光器

在激光二极管LD泵浦铷蒸气激光器中,窄线宽半导体激光是实现铷蒸气激光高效率输出的关键技术之一。基于体布拉格光栅(VBG)外腔技术,实现了40W功率0.14nm线宽的780nm激光输出。采用半导体制冷片(TEC)控制VBG温度,使得该激光器空气中波长可从779.35nm调谐至780.10nm,可用于铷蒸气激光的高效泵浦。

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。

用于碱金属蒸汽激光器泵浦的窄线宽780 nm半导体激光源

780.0nm窄线宽、高功率半导体激光器对于发展Rb碱金属蒸汽激光器具有重要意义 为获得好的泵 浦效果 泵浦光谱与碱金属蒸汽的吸收光谱需严格匹配 必须压窄半导体激光输出线宽 且稳定中心波长 反射式体布拉格光栅(RVBG)外腔反馈是目前实现窄光谱光源的主要方案之一 本文提出了快轴准直镜 光 束变换器 慢轴准直镜 反射式体布拉格光栅(FAC BTS SAC RVBG)的结构 压缩入射到 RVBG 的激光发散 角 提高RVBG有效反馈率 相对于常规的“FAC+SAC+RVBG”结构 提升光谱锁定效果 基于“ FAC+BTS+ SAC+RVBG”结构 研制出780nm窄线宽激光器 连续功率达到47.2W 通过对RVBG精确温控 可将中心 波长稳定在780.00nm 采用单模光纤探测 光谱宽度为0.064nm(FWHM) 温漂系数为0.0012nm/℃ 电 流漂移系数为0.0013nm/A 可用于Rb碱金属蒸汽激光器泵浦.

半导体激光器的线宽压窄及频率连续调谐

我们利用共焦F-P腔光学弱反馈技术,实现了单模GaAlAs半导体激光器线宽压窄、频率锁定及连续调谐。其线宽从自由运转时的10MHz被压窄到45kHz,并可将频率锁定于共焦F-P腔。实验证明,在弱反馈情况下,激光器的频率连续调谐范围与共焦F-P腔的光强反馈量近似成正比,实现了在铷原子D2线附近1.2GHz的频率连续调谐。

窄线宽半导体激光器谱宽测试技术研究

提出一种新颖的窄线宽半导体激光器测试技术—延迟光纤干涉法。利用部分相干光理论推出延迟光纤干涉的计算公式，通过模拟计算，总结出采用这种技术的测试方法，建立了实验系统，对实验结果进行数据分析，证明了这种新的测试技术方案是正确可行的。

高稳频窄线宽半导体激光器

在相干光通信和空间光通信领域,激光器的线宽和频率稳定性对于保证通信质量起到至关重要的影响,因此需要采取相应的措施来压窄线宽并保证频率稳定。从芯片工艺入手,介绍了当前几种典型芯片的结构、性能特点以及其所能达到的线宽和稳频水平。针对高稳频窄线宽的要求,从主动稳频和被动稳频两种途径介绍稳频技术。为进一步提高稳频效果,介绍了当前较流行的激光器驱动电路的组成,以及温控电路的结构和相应的算法处理。

窄线宽可调谐半导体激光器

研究了一种利用光栅弱耦合外腔改善可见光半导体激光器性能的方法，并对６５０ｎｍ半导体激光器进行了实验，外腔镜由一个闪耀光栅构成，通过转动光栅角度，获得了窄线宽单模激光输出，谱线宽度０．１ｐｍ，线宽压窄比达９８００，边模抑制比＞２０。

窄线宽可调谐外腔半导体激光器的研究

报道了窄线宽、可调谐外腔半导体激光器的一些研究成果．利用闪耀光栅作反馈元件，对市售的半导体激光器形成弱耦合外腔，改善了半导体激光器的性能，实现了光谱特性较好的窄线宽单模激光输出，其边模抑制比大于３０ｄＢ，线宽小于０．０６ｎｍ．最大输出功率为３５．４ｍＷ，总的光一光转换效率为４６％．通过调整光栅转角，得到１１．６６ｎｍ的波长调谐范围．

硅光子芯片外腔窄线宽半导体激光器

随着超高速光互连、相干光通信、相干检测等技术的不断发展,对激光光源的线宽、相频噪声、可调谐性和稳定性等都提出了更为严格的要求。利用基于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺的硅光子芯片与半导体增益芯片各自的优势,将二者准单片集成实现结构紧凑、低功耗和高稳定性的窄线宽半导体激光器成为近年的研究热点。该结构可通过微环谐振器、环形反射镜和马赫曾德干涉仪等提供光反馈压窄线宽,并实现宽调谐范围和稳定功率输出。本文主要阐述了硅光子芯片外腔半导体激光器的最新研究进展,针对几种包含微环谐振器的结构进行了分类介绍,深入讨论了增加耦合效率和降低端面反射率等技术难题。针对未来空间光通信和光互连等应用前景,展望了该类激光器在功率提升和光子集成方面的未来发展方向。

结合光注入半导体激光器与光电环路产生频率大范围可调、窄线宽微波信号

结合光注入半导体激光器的单周期动力学态与光电环路,提出了一种可获得频率大范围可调、窄线宽的光子微波信号的方案并进行了实验研究.结果表明,光注入半导体激光器在一定条件下能够实现单周期振荡,且光子微波信号的频率在8~67GHz范围内连续可调;在合适的注入参数下,获得了频率为24.3GHz且光谱具有单边带结构的光子微波信号;通过引入光电环路结构,能够有效地将该光子微波的线宽由8.6 MHz压缩至30kHz,并获得了40dB以上的信噪比.

一种用于高速成像的905nm窄脉冲大功率半导体激光器阵列

为了克服高速成像系统在曝光时间很短的情况下,难以理想成像的问题,它基于波长为905nm的SPL LL90_3激光二极管,提出了一种用脉冲半导体激光器阵列光源作辅助照明的方法。理论上计算了一定距离理想成像所需的能量,基于多倾斜高斯光束叠加实现均匀化的原理,设计了一种结构简单,光强均匀性好,脉宽为200ns,峰值功率达到1 120 W的脉冲半导体激光器阵列。通过ZEMAX光学仿真在500mm处的光强分布并实验验证,同时研究设计了脉冲大功率半导体激光器阵列的驱动电路,选用MC1362高速相机,做了在2μs的曝光时间内借助脉冲大功率半导体激光器阵列光源可否理想成像的验证实验。实验显示成像效果良好,方案具有现实可行性,适合作为高速成像的照明系统。

1.3μm外腔粘接型窄线宽InGaAsP单模半导体激光器

外腔半导体激光器具有一些令人瞩目的优点，其中最突出的是它可以提供线宽很窄的单模激光，而且价格低廉。这一特点暂时还不易被其它形式的半导体激光器（如单模的激光二极管，DFB半导体激光器）所取代，因而还有一定的发展前途，这也是现今世界上有不少国家、大学和研究机构积极从事外腔半导体激光器研制的原因。

846nm半导体激光器线宽压窄的研究

研制了用于倍频蓝光的单模、可调谐的窄线宽光栅外腔反馈半导体激光器,它是由激光器底座、激光管组件、准直透镜组件和光栅组成.经过精密控制电流和温度,利用光栅反馈可获得激光单纵模输出,外腔的结构还使输出光的谱线宽度得以压窄.对研制的半导体激光器的特性测试表明,其输出功率稳定,阈值变小,模式单一稳定,波长可调谐,谱线宽度小于1 MHz.

外腔可调谐半导体激光器的输出特性(特邀)

报道了采用Littman-Metcalf结构形式,利用宽增益谱半导体激光器作为内腔种子源,闪耀光栅和调谐反射镜构成外腔反馈单元,实现了波长可调谐范围覆盖1479.96~1599.96 nm的无跳模、高精度(±1.38 pm)、高边模抑制比(84.34 d B)以及高稳定性(功率:±0.00883 dB/1h,波长:±0.25 pm/1h)输出的实验结果。该外腔可调谐半导体激光器的有效腔长约为50 mm,输出最大功率为15.19 dBm,输出最小光谱线宽为18.89 kHz。该研究有利于推动新型超高分辨率光谱分析系统的研究,为其提供自主可控的激光信号产生源。