Competition of Rational Harmonic Mode-Locking and Continuous-Wave Lasing in Semiconductor Optical Amplifier Fiber Laser Under Optical Pulse Injection

Twentieth-order rational harmonic mode-locking (RHML) semiconductor optical amplifier fiber laser (SOAFL) pulses are demonstrated by using 1-GHz backward dark-optical comb injection. Maximum frequency detuning range of plusmn 300 Hz, broadened pulsewidth of 35 ps, and highest average power of 0.4 muW for twentieth-order RHML-SOAFL pulse are characterized. The extraordinary phenomena on the red-shifted wavelength from 1535.5 to 1541.5 nm and the corresponding spectral linewidth reduced from 12 to 3 nm are observed with the RHML order increasing to 8 or higher. Such a less pronounced RHML mechanism at higher orders occurred in the optically injection mode-locked SOAFL is mainly attributed to the weak mode-locking strength at high RHML orders as compared to continuous-wave lasing mechanism.     

基于半导体外腔激光器的光反馈研究﹡

以光栅外腔半导体激光器的理论知识为基础,对 Littrow 型的外腔半导体激光器的结构进行了说明。根据等效反射系数的概念,推导出外腔反馈作用下阈值增益的公式和线宽压窄公式,并详细地讨论了外腔半导体激光器的线宽压窄机制。同时,对影响 Littrow 型光栅外腔半导体激光器阈值增益和线宽压窄的各种因素进行了分析,发现外腔的反馈相当于增加了端面的反射率,阈值增益变小,在相同的输出功率下,增大受激辐射,抑制自发辐射,从而使线宽减小。     

Semiconductor Laser in Distributed Optical Feedback Regime

Wireless Personal Communications - In this work, we first analyse the behaviour of semiconductor laser in the presence of weak-to-moderate feedback from a single (lumped) and double external cavity...     

半导体激光器反馈系统非线性仿真研究

针对光反馈半导体激光器接收系统微分方程组非线性的特点,根据龙格-库塔算法的思想和模型中的特点,提出了对当前迭代式中所需要的之前斜率值的估计算法,并对发射与接收信号进行了仿真,结果表明该算法可以使得接收端与发射端快速收敛一致,并能有效对该类系统进行仿真分析。     

相位共轭光反馈下半导体环形激光器的动力学

利用双模行波模型,数值研究了半导体环形激光器(SRL)在相位共轭交叉光反馈下的非线性动力学特性.研究发现,当两个模式的相位变化不同步时,SRL表现出低频反相振荡,其振荡周期随着反馈时间的增大逐渐增加.而对于相位变化同步的情况,通过改变注入强度,SRL可输出单周期态、多周期态和混沌态.利用自相关函数识别了产生的混沌信号的...     

半导体激光器的光学反馈干涉及传感应用

分析和讨论了激光反馈干涉现象 ,根据半导体激光器的反馈干涉理论 ,研究了反馈干涉模型及其信号的调制和解调方法 ,介绍了典型的传感应用。理论和实验表明 ,激光反馈干涉的理论不同于传统干涉 ,信号处理方法也有其特点。半导体激光器的光学反馈干涉系统具有结构简单、光路易准直、无需附加器件的特点 ,因而能够发展成小型、在线测量和过程控制的传感器 ,测量距离、位移和速度 ,在微机械、光学工程等领域具有应用前景。     

Stabilized Phase-Modulated Rational Harmonic Mode-Locking Soliton Fiber Laser

We realized the repetition rate multiplication in a phase-modulated soliton fiber laser with the rational harmonic mode-locking method. A modified pulse phase-locking method is used to stabilize the fiber laser at 10-GHz repetition rate with the rational harmonic order up to five (limited by the component performance). The laser showed an excellent stabilization performance in a long-term bit-error-rate test     

半导体激光器的原子法拉第反常色散光学滤波器光反馈稳频

为提高半导体激光器的频率稳定性，利用原子法拉第反常色散光学滤波器（FADOF）超窄带的选频透射特性，将其置于半导体激光器的外腔中作选频元件，采用光反馈的方法，使得透射率低的激光频率分量被抑制，透射率高的激光频率分量被加强，有效地实现了光反馈激光稳频。利用Cs原子法拉第反常色散光学滤波器工作于D2线852nm的4峰窄带透射状态。通过调节半导体激光器的温度和电流，调谐半导体激光器的输出波长，将激光器锁定在任何一个透射峰上，用26％的光反馈量，使稳频后的激光频率长期稳定性保持在75MHz／2h以内，而且采用这种稳频方法的输出激光中心波长一直稳定在频率基准上，没有单方向漂移。同时，还实现了Cs原子法拉第反常色散光学滤波器稳频半导体激光器结构的一体化，使其具有实用性。     

反馈光注入半导体激光器复合腔模的稳定性

利用渐进稳定性分析的方法研究了小注入电流条件下反馈光注入半导体激光器的复合腔模(ECM)的稳定性,并提出对应于所有的复合腔模在相空间内存在一个模式稳定区域,复合腔模出现在该模式稳定区域内的概率远大于出现在该模式稳定区域外.通过求解复合腔模的鞍结分岔及霍普夫分岔边界条件并计算载流子浓度的庞加莱截图,验证了模式稳定区域的存在.数值计算的半导体激光器载流子浓度的分岔图验证了在小注入电流条件下渐进分析的可靠性.     

有光反馈的半导体激光器大信号SPICE电路模型

为了使半导体激光器的电路级模拟更容易,本文建立了一个有光反馈的半导体激光器大信号SP CE模型,并对激光器的开启延时、张驰振荡和稳定时的光功率与光纤到激光器发光端面的距离及反射光功率大小间的关系进行了研究.     

有光反馈的半导体激光器大信号SPICE电路模型

为了使半导体激光器的电路级模拟更容易，本文建立了一个有光反馈的半导体激光器大信号SPICE模型，并对激光器的开启延时、张驰振荡和稳定时的光功率与光纤到激光器发光端面的距离及反射光功率大小间的关系进行了研究．     

外部光反馈半导体激光器的结构优化研究

通过构建外部光反馈半导体激光器的理论模型,并结合激光器速率方程和噪声理论,讨论并优化了增益芯片和光纤光栅外腔各参数在不同电流下对器件频率噪声和相对强度噪声的影响.模拟结果表明:通过改变电流并对有源区尺寸、光纤光栅结构和耦合效率等参数的调整,在理论上可以将器件的频率噪声降低5×108 Hz左右,相对强度噪声降低8 dB/Hz左右.该研究将为低噪声、窄线宽外部光反馈激光器的实验研究提供理论指导,同时也对其他结构的外腔激光器噪声特性的研究有着借鉴意义.     

双光反馈半导体激光混沌高复杂度优化分析

基于排列熵(PE)分析,提出了一种基于半导体激光器(SL)在双光反馈作用下获取高复杂度混沌激光的方案。仿真结果表明,当两个光反馈的延迟时间近似相同、而差值约为激光器弛豫振荡周期一半时,混沌光的PE特征值达到最大,具有最高的复杂度。调节双光反馈的强度值,混沌光的PE特征值将随反馈强度的增加而首先快速增大,然后再缓慢降低。在一定优化双光反馈强度值范围内,PE特征值可取得最大值,从而得到高复杂度的混沌光输出。与单光反馈SL系统相比较,在不同反馈强度下,双光反馈系统所获得的混沌光的PE特征值也总是大于单光反馈系统的结果。     

Enhancing the Bandwidth of the Optical Chaotic Signal Generated by a Semiconductor Laser With Optical Feedback

Bandwidth enhancement of chaotic signal generated from chaotic laser by using continuous-wave optical injection is experimentally demonstrated. A distributed feedback semiconductor laser with optical feedback is employed as the chaotic laser. The bandwidth of the chaotic signal is enhanced roughly three times by optical injection into the chaotic laser compared with the bandwidth when there is no optical injection.      

Two Different Operation Regimes of Fiber Laser Based on Nonlinear Polarization Rotation: Passive Mode-Locking and Multiwavelength Emission

We have proposed and demonstrated a nonlinear polarization-rotation-based fiber laser with two different operation states: passive mode-locking and multiwavelength emission. The intensity-dependent transmission or loss induced by nonlinear polarization rotation accounts for the distinct operation regimes. Our experiment results indicate that both passively mode-locked pulses and continuous-wave multiwavelength can be generated from the same fiber laser just through adjusting polarizations. Another characteristic of the current multiwavelength laser is that the used periodic filter is a birefringence fiber filter, which facilitates all-fiber integration of the fiber laser, so it is a potential multifunction laser source with all-fiber configuration and convenient manipulation.     

光栅外腔主动锁模半导体激光器特性研究

本文对光栅外腔主动锁模半导体激光器输出脉冲及其光谱进行了详细的实验研究.对影响完全锁模光脉冲宽度的若干因素进行优化组合,由正弦调制的普通DH-GaAlAs光栅外腔激光器得到了最短光脉冲宽度为8.2ps,重复频率为961.06MHz,峰值功率大于150mW,谱调谐范围大于10nm的锁模输出.     

Fundamental and Subharmonic Hybrid Mode-Locking of a High-Power (220 mW) Monolithic Semiconductor Laser

We report on the generation of stable optical pulses at 1.55- mum wavelength via fundamental and subharmonic hybrid mode-locking of a high-power electrically pumped semiconductor diode laser with a slab-coupled optical waveguide structure. The highest average power measured in mode-locked operation was 220 mW. This is the highest power reported for a hybrid mode-locked monolithic semiconductor laser. We also measure the phase (or timing) noise during fundamental and subharmonic operation and our measurements show good agreement with theory.     

外部光注入分布反馈激光器的非线性动力学特性

实验研究了外部光注入分布反馈(DFB)激光器的非线性动力学行为,并给出了其输出特性随注入光强度和频率失谐量变化的动力学特征图.实验结果表明,激光器的动力学行为对外部的微扰十分敏感;在不同外部光注入条件下,激光器可以呈现出单周期、倍周期、多周期以及混沌等多种非线性动力学特征;在注入光强度和频率失谐量变化空间存在三个复杂动力学区域;激光器表现出的复杂动力学行为总是与周期行为有关;当激光器处于复杂动力学区域时,其频谱为连续谱,在连续谱上存在多个明显的峰,所对应的频率定义为特征频率,特征频率的大小不随注入光的强弱以及频率变化.     

自差型光电反馈半导体激光器的稳定性

本文讨论了自差型光电反馈(OEFB)半导体激光器的稳定性,给出了稳定运转的条件,分析了反馈参数对稳定性的影响。