高速半导体激光器的设计

高速调制半导体激光器光源是高速光纤通信系统、相控阵雷达等的关键器件。本文分析了影响半导体激光器调制带宽的各种因素，系统地介绍了提高调制带宽的途径，并讨论了高速半导体激光器的典型结构和制造工艺。     

高速半导体激光器的响应特性

本文详细地讨论了高速半导体激光器的响应特性。文中以物理观点阐述了小信号和大信号调制特性。在叙述中集中在小信号强度调制和频率调制以及大信号频率啁啾方面。     

高速直接调制激光器的研究进展

高速直接调制半导体激光器,是目前城域网和高速以太网的关键器件.文章综述了影响高速半导体激光器的调制带宽的各种因素,并探讨了目前所实现的提高半导体激光器调制带宽的各种方法.     

单量子阱激光器小信号调制时的啁啾噪声

量子阱激光器具有良好的小信号调制频率响应 ,能作为高速光通信光源采用直接调制方式进行信号传输。与普通半导体激光器一样 ,直接调制将引起啁啾 ,从而影响光纤通信系统的性能。文中对小信号调制下单量子阱激光器的啁啾特性进行了研究和分析。得出了啁啾幅度和啁啾相位与调制频率的关系。对考虑与不考虑啁啾两种情况下 ,光脉冲在常规光纤中传输时的色散特性进行了模拟分析 ,发现了啁啾对系统的高阶色散有较大影响     

高速掩埋半导体激光器设计与实验

本文介绍了一种新型高速调制半导体激光器的设计思想、理论依据及实验结果。在掩埋新月型激光器的基础上,对如何增加其调制带宽进行了深入研究。探讨了影响激光器调制带宽的主要因素,综合分析了减小器件分布电容和增加输出功率之间的矛盾和解决的方法,据此设计并研制出高速调制1.3μm InGaAsP/InP多层限制掩埋新月型激光器,器件的3dB调制带宽大于3GHz。     

半导体激光器结构对全光波长转换速率的影响

作为自动交换全光网络中的核心器件,全光波长转换器的实用化研究一直是目前的热点问题.基于半导体激光器实现波长转换的理论模型,利用速率方程讨论了光子寿命对不同半导体激光器实现波长转换特性的影响.通过两组实验,验证了具有不同光子寿命的光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)和分布反馈半导体激光器(DFB-LD),在实现波长转换速率及消光比等方面的差异,实验结果和仿真基本吻合.得出结论:优化半导体激光器结构,减小光子寿命对实现高速全光波长转换有重要参考价值.     

基于直接调制和外调制的高速半导体激光光源

直接调制和外调制的半导体激光光源在现代光纤通信系统中有着重要的应用。首先介绍了应用于10 Gb/s接入网系统的直接调制AlGaInAs多量子阱DFB激光器。由于AlGaInAs量子阱的导带不连续性较大,因此基于该材料的半导体激光器具有良好的温度特性,其特征温度达到了88 K。同时,该直接调制激光器的3 dB小信号调制响应带宽超过15 GHz。随后介绍面向40 Gb/s干线传输系统的高速DFB激光器/EA调制器集成光源。该集成光源采用同一外延层集成方案,并采用Al2O3高速微波热沉进行了管芯级封装,在3 V反向偏压下获得大于13 dB的静态消光比,3 dB小信号调制带宽超过40 GHz。     

高速低阈值半导体激光器速率方程模型参数的直接确定

针对高速低阈值半导体激光器提出一种模型参数的直接确定方法。该方法仅利用阈值附近端口阻抗特性和阈值以上弛豫振荡频率特性来提取半导体激光器的模型参数 ,无需拟合激光器的强度调制 (IM)频率响应特性或者相对噪声强度特性 ,但是需要器件的有源区结构参数和对光限制因子 Γ的估算。研究表明当光限制因子Γ确定时 ,器件模型参数是唯一的     

调制型半导体激光器恒流驱动电路设计

半导体激光器驱动电流的微小变化将直接导致其输出光强的波动。为实现半导体激光器的稳定功率输出,基于电压负反馈原理设计了包含软启动和限流保护电路的恒流驱动电路;同时针对为消除背景光的影响而对光源进行调制的需要,设计了包括晶体振荡电路和分频电路的集成激光器调制电路。制作具体电路并完成了相关实验。实验结果表明该电路能够提供高稳定度的驱动电流,电流稳定度达0.05%;软启动和限流保护电路可保护半导体激光器并提高其抗冲击能力。调制电路产生半导体激光器调制所需的载波信号并直接完成输出光调制,通过开关可方便地实现从256 Hz～512 kHz范围内12种常用调制频率的选择。     

调制型半导体激光器驱动电路设计

半导体激光器以体积小、质量轻、驱动功率和电流较低、效率高、工作寿命长、可直接调制、易于与各种光电子器件实现光电子集成及与半导体制造技术兼容、可大批量生产等特点得到了广泛的研究与应用,研究和改进激光器驱动电路具有重要的意义。小功率可调谐半导体激光器对驱动电流有很高的要求,驱动电流的微小变化将直接导致其输出光强的波动。为实现半导体激光器的稳定功率输出,基于电流负反馈原理设计包含慢启动和限流保护电路的恒流驱动电路。在电路设计中尽可能利用简单的器件和设计起到改善激光器正常工作的目的。在调制过程中分别利用运放与三极管的不同特性设计出了低频低失真和高频开关调制电路。利用两级放大负反馈原理进行反馈电流的调整,降低闭环带宽,增强了闭环负反馈的稳定性。     

FMCW传感测量中的半导体激光器调频特性分析

本文对半导体激光器的直接电流调制特性进行了综合性的讨论，对影响其频移特性的因素进行了分析。在此基础氏频范围内半导体激光器随调制电流变化的频率调制特性对ＦＭＣＷ技术的影响进行了讨论     

光子晶体面发射蓝光激光器的高速调制性能分析

光子晶体面发射激光器基于光子晶体能带带边模式,形成二维微腔谐振,继而实现光增益和激射,其具有高功率、单纵模等优异特性。基于氮化镓基蓝光激光器结构和速率方程调制理论,对异质结构光子晶体面发射激光器进行了动态调制性能分析。通过仿真计算得出,在所研究的激光器结构参数下,阈值电流为1.76 mA,最大3 dB调制带宽为42 GHz,最低数据发送能耗为62.78 pJ·bit^-1,展示出了该结构激光器的基础性能和高速调制特性,为具有大调制带宽的蓝光激光器的设计提供了参考。     

光子晶体调制半导体激光器侧模

为了实现半导体激光器的单侧模稳定工作,提出了一种在激光器的脊条两侧引入光子晶体结构滤除半导体激光器高阶侧模的方法。通过调整激光器上表面的刻蚀深度、光子晶体区域的条宽和间隔来改变激光器内部的模场分布,同时结合选择性的载流子注入来增强基模的激射优势,进而减少侧模的数量。实验上制作了主脊条宽度为6 m,光子晶体周期5 m,波长1 550 nm的半导体激光器。测试结果表明:在连续工作的情况下,电流300 mA的时候,高阶侧模受到抑制,水平发散角变为10.2,证实了光子晶体结构调制激光器侧模的可行性。     

半导体光子晶体激光器的研究进展

半导体光子晶体激光器已成为当今世界范围内的一个研究热点.简述了光子晶体的物理特性对优化半导体激光器的贡献,介绍了几种类型光子晶体激光器,详细阐述了器件的工作原理,并展望了光子晶体激光器的潜在应用前景.     

光子集成混沌半导体激光器研究进展（特邀）

混沌激光具有宽频谱、类噪声、低相干等特性,在保密光通信、高速随机数、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪和分布式光纤传感等领域具有重要的应用价值。光子集成混沌激光器是混沌激光应用的核心器件,具有体积小、性能稳定、成本低等优点。综述了近十年来光子集成混沌半导体激光器的进展及其主要应用。首先介绍了混沌半导体激光器的集成方式;接着介绍了光子集成混沌半导体激光器的分类,根据其扰动方式讨论了直腔单反馈、多腔反馈、环形腔反馈、二维外腔反馈、互注入等结构,并对比分析了各自的优势与输出特性;然后介绍了光子集成混沌半导体激光器在光时域反射仪、保密光通信和高速随机数产生等方面的应用;最后,讨论了光子集成混沌激光器的关键集成技术、时延特征抑制及间歇混沌的特性。     

增益开关半导体激光器最佳工作状态研究

研究了不同调制速率下的增益开关半导体激光器的最佳工作状态。理论分析表明 ,在不同的调制速率下 ,激光器的最佳工作状态有较大的差异。在低速调制下 ,激光器应该工作在较小的直流偏置下 ,以避免输出脉冲拖尾的产生。在高速调制下 ,激光器应该工作在较高的直流偏置下 ,以提高输出脉冲的消光比。理论结果同实验结果相吻合。     

直接调制半导体激光器技术初探

阐述了影响高速调制半导体激光器的主要因素,着重从理论上对半导体激光器的阻抗匹配网络设计进行了分析,结合採用微波 CAD 技术,给出了理论上的结果。     

外腔半导体激光器中的Chirp效应及噪声功率谱密度

本文从外腔半导体激光器修正的速率方程出发,导出了在存体激光器的相位噪声,强度噪声的功率谱密度以及在直接电流调制下的C腔、强反馈可以在很大程度上降低半导体激光器的噪声。     

论半导体激光器及调制技术

在当代的通讯传输领域中，半导体激光器及调制技术展示出前所未有和不可代替的技术成就。半导体激光器及调制技术的种类较多，从其对光源进行调制的方式上来区分，可分为光强度直接调制和光强度外部调制两种方式。本分别对这两种光强度调制方式进行了论述。     

高速脊波导激光器寄生电容的分析

高速调制半导体激光器光源是光纤通信系统、相控阵雷达等的关键器件。高速激光器的寄生电容是影响其调制带宽的因素之一。为了减小寄生电容,针对脊波导结构激光器的电容,采用计算机模拟与实际测试相结合的方法,进行了理论分析和实验验证。结果表明,其寄生电容大小不仅与电极金属化面积有关,还与隔离沟的腐蚀深度有关。当腐蚀至波导层时,寄生电容减小到10pF以下。这一结论对实现激光器的高速调制是非常有意义的。