光纤光栅外腔半导体激光器的理论和实验分析

从耦合模理论出发,结合激光原理,研究了光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)的理论模型．得到光纤光栅反射率的解析解。利用速率方程理论讨论FBG-ECL的高频响应特性。根据等效腔模型．讨论了耦合系数对FBG-ECL阈值特性的影响。指出存在最佳光纤光栅反射率．使得激光器不仅功率输出大,而且边模抑制比高。最后实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱。     

外腔长度对FBG-ECL输出特性的影响

根据光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)的等效腔模型,讨论了外腔长度对FBG-ECL的调制特性、线宽以及强度噪声的影响.指出增大外腔长度可以使FBG-ECL具有很窄的线宽,非常适合应用在相干光通信系统中.同时发现,外腔长度的增大也将导致强度噪声、调制特性的恶化,外腔的选择对FBG-ECL应用在不同光通信系统中十分重要.     

温度对FBG外腔半导体激光器模式的影响

文章基于四阶龙格-库塔法,引入光纤光栅的位相分布,并考虑光线在外腔中的往返相移,分析了温度和外腔长度对布拉格光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)模式的影响.数值模拟的结果表明:随着温度的升高和外腔长度的增加,FBG-ECL模式数增多,模式间距变小;外腔长度的变化对FBG-ECL模式跳变的影响明显.     

光纤光栅外腔半导体激光器理论模型分析与选取

为了讨论三腔镜近似或耦合腔近似两种等效腔模型对计算光纤光栅外腔半导体激光器等效反射率等参量的近似程度,挑选出最优的理论模型,采用数值计算的方法进行模拟仿真,得到了两种模型在采用切趾光纤Bragg光栅和非切趾光纤Bragg光栅情况下的阈值增益等特性曲线。结果表明,在采用切趾光纤Bragg光栅,特别是切趾深度较大的情况下,采用三腔镜近似模型更加符合实际情况。此研究结果对分析和设计单纵模光纤光栅外腔半导体激光器具有一定的参考价值。     

光纤光栅外腔反馈的高功率半导体激光器光谱特性的研究

对光纤光栅外腔反馈的高功率半导体激光器的光谱线宽特性进行了理论与实验研究。理论分析表明，根据不同的外腔参数，激光器的线宽能被压缩或展宽。外腔反射率对光谱线宽的影响要比外腔腔长灵敏得多。实验实现了激光器的线宽由６ｎｍ到０．８ｎｍ的压缩。光纤光栅外腔反馈不仅能改善高功率半导体激光器的光谱特性，而且可提高激光器主模对次模的抑制比。     

弱反馈光纤光栅外腔半导体激光器特性研究

分析了弱反馈光纤光栅外腔半导体激光器的工作原理 ,将反馈作用等效为光子寿命的改变 ,利用激光器简化多模速率方程理论计算了外腔激光器输出功率和边模抑制比随光栅反射率的变化关系 ,得出外腔激光器存在光栅最佳反射率的结论。并对用不同反射率光栅作外腔的半导体激光器进行了实验比较 ,对此结论进行了验证。实验中获得了边模抑制比达 2 5dB的单模输出     

外腔半导体激光器激射波长温度稳定性的研究

在考虑了光纤光栅(FG)的相位分布之后,根据光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)所满足的阈值条件,从理论上研究了前端面反射率对光纤光栅长外腔半导体激光器(LECFGSL)激射波长温度稳定性的影响.数值模拟的结果表明:随着温度的变化,LECFGSL的激射波长围绕光栅布拉格反射波长上下波动,激光器前端面反射率对激射波长波动幅度有较大的影响,当前端面反射率＜10-4时,激射波长与光栅布拉格反射波长基本一致,其温度稳定性较好.     

光纤光栅F—P腔特性分析

本文以传输矩阵为基础,研究了光纤光栅Fabry-Perot腔的传输特性,导出了反射率、透射率和时延的理论表达式,讨论了腔长以及光栅的参数对其特性的影响。     

V-I传输矩阵法分析光纤光栅激光器模式特性

光纤光栅激光器以其增益高、频率啁啾效应小、抗电磁干扰,特别是可调谐的特点而被广泛关注.利用V-I传输矩阵法对光纤光栅激光器的模式特性进行了分析,从谱线间隔与谱线数目、光栅反射率对谱线深度的影响、单纵模输出条件及阈值腔长3个方面分析了光纤光栅谐振腔在不同特性参数下的模式特性,并与多层膜法的分析结果进行了比较,发现V-I传...     

考虑光纤光栅反射率分布的外腔半导体激光器的理论模型

提出了等效腔近似下 ,包含光纤光栅反射率分布的光纤光栅外腔半导体激光器 (FGECL)的理论模型。数值分析表明 ,用该模型所得到的模式抑制比 (MSR)明显小于把光纤光栅反射率当成点函数 (即只在某一波长处有反射率 ,其余波长处反射率为 0 )来处理时所得到的模式抑制比。     

光纤光栅外腔半导体激光器的理论及实验研究

对影响光纤光栅外腔半导体激光器特性的几个重要因素(光纤光栅长度、耦合系数、内腔反射系数)进行了理论分析和数值模拟。从实验上进行了验证,实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱,得到了带宽为0.1nm、出纤功率达417.4μW、边模抑制比高达37.9dB的激光谱线。验证的结果表明,理论分析、数值模拟、实验结果是吻合的。     

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。     

增益导引折射率反导引大模场光纤激光器特性分析

为了研究增益导引折射率反导引光纤激光器的功率分布及输出特性,根据此类光纤的结构原理和特点,建立了端面抽运的增益导引折射率反导引光纤激光器的基模光速率方程,推导了避免激发高阶模的增益阈值判决条件,并运用弦切法和Runge-Kutta法数值求解了该速率方程,分析了光纤长度、腔镜反射率等参量对基模输出功率的影响.采用芯径为1...     

光纤光栅的长度对其峰值反射率的影响

利用耦合模理论,数值分析了当光纤光栅(FBG)折射率变化为均匀分布、直流切趾高斯分布时,光纤光栅长度对其峰值反射率的影响。研究结果对光纤光栅外腔半导体激光器的设计和性能优化具有重要的意义。     

光纤光栅外腔半导体激光器输出谱的射线法研究

本文采用射线法,计及增益随波长的变化,首次导出了光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)输出谱的表达式.利用该表达式,结合载流子速率方程,对FGESL输出谱的精细结构进行研究.研究结果表明:光纤光栅外腔将引起位于反射带宽附近波长处能量分布发生变化,在反射带宽内出现多峰结构,峰的数目与外腔长度有关;随着电流的增大,FGESL的输出功率和边模抑制比总体呈现上升的趋势,上升过程中存在波动,波动的幅度和频率随着前端面反射的减小而减小.     

High-power output over 200 mW of 1.3 µm GaInAsP VIPS lasers

Maximum CW output power was investigated in GaInAsP 1.3μm V-grooved inner stripe on P-substrate (VIPS) lasers considering both cavity length and facet reflectivity. Long-cavity lasers show a strong dependence of maximum output power on front reflectivity. A CW light output over 200 mW was obtained at room temperature using a 700 μm long cavity laser with 5 and 98 percent reflectivity of the front and rear facets, respectively. The fundamental transverse mode operation was confirmed up to 170 mW. A coupled power over 110 mW into a single-mode fiber was achieved with a coupling efficiency of 58 percent. We have verified the high reliability under high power levels, as high as 75 percent of the maximum CW output powers at room temperature.