基于H参量模型的外腔激光器双稳特性分析

采用H参量模型,导出了外腔激光器(ECLD)调谐范围内双稳环的环宽解析式以及决定双稳环存在条件的倾斜因子表达式;数值模拟了剩余反射率对倾斜因子的影响,并比较了引入倾斜因子前后的环宽。结果表明,在调谐范围内偏离增益峰值的频率处不仅存在双稳环,而且环宽极大值可达以往计算结果的2倍,环宽极大值位于两种环宽相等的频率处;同时发现环宽极大值随剩余反射率减小向低频移动,频率大于增益峰值时双稳环因倾斜因子的影响可能提前消失。

光柵外腔半导体激光器H参量模型的理论研究

为了研究频率偏离增益峰值时光柵外腔半导体激光器(ECLD)的阈值特性,采用数学建模的方法,将载流子密度随频率的变化按LD模式间隔分段平均化、平移及旋转,建立了H参量模型,得到能表达调谐和双稳特性的解析式;通过数值模拟的方法将H参量模型与以往的ECLD模型作了对比。结果表明:H参量模型解决了不能用同一模型讨论ECLD调谐特性和双稳特性的问题,其不仅能研究调谐范围内的双稳环,且能描述更多的调谐和双稳特性及其关系。

H参量简化模型的调谐特性与双稳特性的关系

为了研究光栅调谐外腔半导体激光器的调谐特性和双稳特性之间的关系,采用建立H参量简化模型、以载流子密度表征阈值特性的方法,得到了以H参量表达的调谐范围解析式,对反共振所需剩余反射率的上限进行了理论分析,数值模拟了激光出射端反射系数、剩余反射率对调谐范围和双稳环环宽的影响,得到了环宽最大值的位置。结果表明,H参量简化模型能够阐明光栅调谐外腔半导体激光器的调谐特性与双稳特性的关系。

ECLD激光器三种模型的双稳特性比较

为了研究频率偏离增益峰值时光栅外腔半导体激光器的双稳特性,对比了以前研究双稳态的原简化模型和近期建立的H参量简化模型、H参量模型所得的双稳环环宽及其存在的条件;采用数值计算和模拟的方法,讨论了三种模型在不同剩余反射率下的双稳环环宽与频率的关系,将H参量简化模型、H参量模型在相同模式中环宽随剩余反射率的变化曲线进行了比较。结果表明,三种模型在增益峰值处的双稳特性相同,第一种模型只能反映增益峰值处的双稳特性,后两种模型能够展示调谐范围内的双稳特性,但在增益峰值两侧新的两种模型的双稳特性有很大的差异,所以在研究ECLD的双稳特性时考虑双稳环随H参量的变化而倾斜十分必要。

ECLD激光器三种模型的调谐特性比较

为了研究频率偏离增益峰值时光栅外腔半导体激光器的阈值特性,在以往研究双稳态的原简化模型的基础上,将H参量引入到载流子密度中,建立了H参量简化模型和H参量模型,并得到了计算调谐范围的解析式;采用数值计算和模拟的方法,在阈值载流子密度按波长的分布图谱中得到激光器的调谐范围,比较了三种模型在表达调谐特性方面的差异。结果表明:新的两种模型能够从阈值载流子密度图谱中反映更多的调谐特性,H参量模型较H简化模型精确了一个二极管模式的间隔。