可调谐半导体激光器的发展及应用

如今可调谐半导体激光器的技术日益成熟,其在光通信网络的应用逐渐增加.通过介绍几种常见可调谐半导体激光器的原理及性能,阐述了其在国内外的发展现状;在此基础上指出目前供应商对通信光源的具体需求,从而为今后可调谐激光器的发展指明了方向,最后进一步对其市场应用前景进行了展望.     

半导体激光器的波长调谐和波长稳定技术

波长调谐和波长稳定的半导体激光器在光通信等实际应用领域有着重要而广泛的应用．本文评述了半导体激光器的波长调谐和波长稳定技术的几种方案，分析了其波长调谐和波长稳定的机理．     

实现外腔半导体激光器连续调谐的两个基本要求

定量讨论了实现外腔式半导体激光器连续调谐的两个基本要求:同时改变外腔长度及光栅反射波长,半导体激光器(LD)端面镀减反膜。分析表明:前人给出外腔的可调整范围并非是实现最大调谐范围的必要条件,而是实现调谐连续性的一种可行选择。针对具体的减反射膜,对在ECLD上可能实现的连续调谐范围进行了研究。     

光栅调谐外腔半导体激光器特性

用一端面镀制高效减反射膜的激光二极管（实际已变成超辐射发光二极管），作为外腔中的增益介质与衍射光栅一道构造了光栅调谐外腔半导体激光器，并对其特性进行了分析和实验研究，实现了外腔半导体激光器的宽带调谐单模输出，调谐范围宽达４０ｎｍ，测定了阈值电流和调谐波长的关系。     

半导体激光器的发展

1 可调谐半导体激光器的研究进展 自20世纪80年代初单模半导体激光器研制成功后，波长可调谐的半导体激光器就成为广泛研究的重要课题。通信系统的需求一直是可调谐半导体激光器研发的主要驱动力所在。在多信道相干光通信系统中，为方便接收机进行信道选择，作为本地振荡器的半导体激光器最好具有一定的波长调谐能力；此外，在窄频率间隔的多信道系统中，信道的有效分配也需要发射光源可以进行小范围的波长调谐。     

外腔半导体激光器宽带调谐特性

本文分析了强反馈外腔半导体激光器的宽带频率调谐特性,得到了最大频率调谐范围公式,利用1.5μm外腔半导体激光器实现了1.45μm至1.57μm范围内的波长宽带调谐(120nm调谐范围)。     

光网络中的可调谐激光器的研究

随着光网络的不断发展，可调谐激光器显现出越来越重要的作用。本文主要介绍了各种不同类型的可调谐激光器，主要包括可调谐半导体激光器和可调谐光纤激光器，并对可调谐激光器的发展做了简单的介绍。     

基于全介质薄膜法布里珀罗滤光片的1550 nm可调谐外腔半导体激光器

提出并实现了一台基于单腔全介质薄膜法布里珀罗滤光片的1550 nm可调谐外腔半导体激光器。介绍了其内部的光学元件及其工作原理,随后对该半导体激光器的纵模输出特性进行了理论分析,搭建了该可调谐外腔半导体激光器。在不同的实验条件下,对该可调谐外腔半导体激光器在调谐过程中的输出波长、线宽及功率进行了实时同步测量。由所测数据总结出最佳实验条件,并得到了此条件下可调谐外腔半导体激光器的各相关参数。该可调谐外腔半导体激光器有一个线性的无跳模波长调谐区域(1547.203~1552.426)nm,一个稳定的输出光功率范围(40~50)μW,以及一个稳定的输出单纵模分布、线宽范围(100~150)MHz。该可调谐外腔半导体激光器可用于环境监测、原子与分子激光频谱研究、精确测量等领域。     

射线法研究外腔半导体激光器的调谐范围

利用由射线法导出的广义两段式半导体激光器的输出光谱的表达式，讨论了外腔式半导体激光器（ＥＣＬＤ）的调谐范围，当ＥＣＬＤ调谐到半导体激光二极管的共振波长附近振荡时，可以重到ＥＣＬＤ的最大调谐范围；当激光器调谐到半导体激光二极管的反共振波长附近振荡时，可以获得ＥＣＬＤ的准连续调谐范围；同时，还求得了实现准连续调谐所需的面向外腔的半导体二极管端面的反射率。     

基于可调谐半导体激光器的甲烷气体监测技术

介绍了一种利用分布反馈(DFB)可调谐半导体激光器吸收光谱技术(TDLAS)实现甲烷气体浓度监测系统。不同于直接测量气体吸收前后光源强度的变化值,TDLAS通过提取二次谐波幅值信息,在频域换算气体浓度,因此具有更高的稳定性和精确度。同时对不同输出特性的DFB半导体激光器进行对比研究,分析光源的波长调谐特性及功率-电流特性对实际应用的影响。     

小型化宽调谐光纤型DFG中红外激光源的研制

研制了一种小型化宽调谐光纤型DFG/QPM中红外光源。该光源的基频光采用分段调谐的方案,以3个不同工作波段的YDFL作为泵浦源,3个不同工作波段的EDFL作为信号源,并通过光开关实现各波段间的快速切换。研制了DFG中红外光源样机,其尺寸为440×290×500mm3,测试结果表明,泵浦/信号光可在1050~1110nm和1535～1600nm范围内宽带连续调谐,经差频过程最终中红外激光实现3054.5~4009.1nm波段内宽带无缝调谐。     

外腔中激光二极管模式内的调谐

作为研究外腔半导体激光器（ＥＣＬＤ）双稳特性的第一步，我们研究了在激光二极管模式内可能实现外腔振荡的相对调谐范围，在此基础上，我们导出了归一化到激光二极管模式间距的相对调谐范围，讨论了外腔反射率的影响。     

选频滤波器负载外腔半导体激光器调谐特性的研究

本文分析选频滤波器负载外腔半导体激光器的调谐特性。从等效模型的受激条件出发,导出确定最大调谐范围的简单表达式,提出了计算在各种反馈强度下调谐曲线的方法,并解释近年来报道的有关实验结果。     

半导体激光器温度调谐波长扫描技术

低成本、小型化的波长扫描半导体激光器在光纤传感系统中有着重要作用。设计了一种可进行温度调谐的半导体激光光源驱动电路。该电路系统以ARM单片机作为控制中心,利用热敏电阻采样激光工作温度,并通过半导体制冷器(TEC)进行温度调节,使得激光器能够根据温度调谐实现波长扫描；同时通过背向光探测器(PD)采样激光输出功率,并通过改变半导体激光驱动电流实现对激光输出功率的控制,使得激光器在温度变化时输出光功率保持稳定。实验结果表明,该电路能够长时间可靠地工作,激光器能够实现的最大波长调谐范围为5nm,且输出光功率在整个波长扫描过程中保持稳定。     

半导体光纤环形腔激光器调谐特性的实验研究

采用国产半导体器件,组建了半导体光纤环形腔激光器(FRSLs)的实验装置及相应的测试系统,系统地研究了FRSLs的输出和调谐特性.结果表明,已实现高速调制情况下的动态单纵模调谐,并获得波长调谐范围大于36nm的稳定光脉冲输出.确立了FRSLs的阈值特性、输出功率等物理参量与振荡波长之间的关系,提出通过控制分光比来优化和兼顾FRSLs的调谐范围及输出功率.实验结果较好地与理论模拟结果相吻合,为进一步改善FRSLs的性能指标提供了实验依据.同时,这些分析与结论对于相关结构类型的激光器设计也具有一定的参考价值.     

基于光栅光阀可调谐半导体激光器外腔结构的设计研究

目的:提出利用光栅光阀(GLV)来精密调节光栅外腔半导体激光器输出波束的新方法。方法:这种基于光栅光阀的可调谐外腔半导体激光器的结构使光栅光阀与闪耀光栅形成了共焦结构,便于使被选择的波束可以原路返回,经过在谐振腔中振荡,最后输出。结果:这种基于光栅光阀结构的可调谐外腔半导体激光器可以任意控制输出或者被过滤掉的相应波束的数量。结论:利用光栅光阀的特性,这种可调谐外腔半导体激光器能有效地实现激光输出波束的精密调谐,同时也降低了调谐的机械难度。