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。     

光纤光栅外腔半导体激光器改进模型分析

改进了基于耦合腔激光器模型的光纤光栅外腔激光器静态分析模型．在考虑了激光器和光纤光栅之间的耦合效率后．将光从激光器耦合进光纤光栅的耦合系数η1和从光纤光栅反馈回激光器的耦合系数η2推导进描述耦合腔的散射矩阵元中．修正了耦合腔模型的表达式。发现两个耦合系数η1ljη2之积的大小对增益曲线产生具体影响。分析表明短外腔及短的光纤光栅长度决定了损耗曲线最低处单纵模振荡．激光管芯与光纤端面的反射率也对阈值电流、边模抑制比产生明显影响．尤其对于激光器端面反射系数比较大的情况．可以通过仔细设计空气间隙的长度实现外腔模和法布单一珀罗(F-P)模式的匹配。     

光纤光栅外腔半导体激光器特性的分析

研究了光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)的理论模型;根据等效腔模型,讨论耦合系数对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;利用等效腔长的手段,分析了腔长对光子寿命的影响,并结合速率方程讨论了FBG-ECL的高频响应特性;最后实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱。     

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。     

光纤端面反射率对光纤光栅外腔半导体激光器的输出影响

为了实现光纤光栅外腔半导体激光器良好的单纵模输出,通过加入空气间隙区改进了基于射线法的光纤光栅外腔半导体激光器理论模型,并结合稳态速率方程研究了小注入情况下,光纤端面反射率对激光器输出特性的影响。仿真结果表明,在光纤端面反射率与光栅反射率可比拟的情况下,减小光纤端面反射率,可增大主模与其他波长模式的损耗差异,加强光纤光栅的选模作用,更好的实现单纵模输出,但同时也会增大激光器的阈值电流。     

全光纤型Er/Yb共掺光纤短腔激光器

报道了一种高输出功率、高斜率效率的短腔ErYb共掺杂光纤激光器。激光谐振腔由一段ErYb共掺杂单模光纤与一对布拉格反射波长相同的光纤布拉格光栅(FBG)组成。反射率为60%的光纤光栅用作光纤激光器谐振腔的输出,3dB带宽为016nm。反射率为99%的光纤光栅作为高宽带反射腔镜,同时作为抽运光输入端,3dB带宽102nm。以980nm激光二极管(LD)作抽运源进行实验。使用不同的抽运功率分别测量不同长度的ErYb共掺杂光纤,优化光纤激光器谐振腔得到的最佳长度仅为13cm。即选用13cmErYb共掺杂光纤作为增益介质来制作短腔ErYb光纤光栅激光器,最大输出功率可达11mW,输出功率稳定性<±001dB,抽运阈值功率为35mW,斜率效率为153%,测量其15522nm激光的输出光谱,25dB线宽为03nm,边模抑制比>60dB,波长稳定性为005nm。可用于密集波分复用(DWDM)系统。     

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。     

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.     

用光纤光栅作外反馈的可调谐外腔半导体激光器

制作了一种以光纤光栅作为外反馈的半导体激光器。光纤光栅用紫外曝光法制作 ,反射率为 5 0 %。器件在5 0mA注入电流时 ,出纤功率高于 1mW ,主边模抑制比为 42dB。使用对光纤光栅施加应变和改变光栅温度的方法实现了输出激光波长的调谐 ,利用施加应变方法得到了 2nm范围的输出波长变化。     

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。     

Impact of near-end residual reflectivity on the spectral performance of high-power pump lasers

Abnormal spectral characteristics are observed in high-power semiconductor pump laser modules with ultralow chip front-facet reflectivity levels. We have identified the root cause as destructive interference in an external-cavity reflection from an antireflection (AR) coated fiber tip. This suppressive external cavity imposes a practical limit on the lower desirable bound for front-facet AR coatings for high-power lasers and uncooled fiber Bragg grating stabilized semiconductor devices.