分布反馈激光二极管调制特性及线宽测量

本文介绍了利用光谱分析测量DFB LD调制特性的方法及装置。介绍了测量装置光路部分和电路部分的技术要点。对DFB LD的实测说明:注入DFB LD电流的变化不会引起注入载流子密度明显变化,进而不会由此引起光频率的变化。这种测量方法可方便而准确地测量使用DFB LD的光端机的直接光强调制深度。     

消除光强调制影响的双波长正弦相位调制干涉仪

在双波长半导体激光(LD)正弦相位调制(SPM)干涉仪中,通过注入电流调制LD波长的同时,光源的输出光强也被调制,影响了测量精度。提出了一种新的双波长LD SPM干涉仪,通过对干涉信号进行处理,得到与干涉信号相位相关的线性方程组,利用该方程组精确计算相位,消除了光源光强调制的影响,使测量误差由6μm减小至1μm,并利用该干涉仪与波长扫描技术相结合实现了绝对距离的测量,当待测距离为60~280 mm时,测量结果的重复性为1μm。     

消除正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的全光纤干涉仪

在激光二极管(LD)正弦相位调制(LD-SPM)干涉仪中,通过注入电流调制激光二极管波长的同时,光源输出的光强也被调制,成为测量误差的主要来源之一.提出一种新的消除激光二极管正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的干涉仪,给出了具体的理论分析.该干涉仪采用全光纤结构,有效减小外界干扰对干涉测量的影响;采用容易实现的前置信号处理电路和实时相位检测器对干涉信号进行处理,消除了激光二极管光强调制产生的测量误差;同时实现了物体微小位移的高精度实时测量,测量的重复精度达到1 nm.实验结果与其他消除光强调制影响的方法测得的结果基本一致,验证了该方法的实用性.     

半导体激光器光强光热调制特性的研究

由光热调制半导体激光器物理模型出发,从理论上推导出半导体激光器结温变化与相关物理量的关系式,并从光热调制实验中得出光强调制同调制频率及半导体激光器偏置电流的关系,为选择半导体激光器恰当的光热调制参数,以降低光强调制干扰,从而实现纳米精度干涉测量提供重要依据.     

用于微小位移测量的半导体激光干涉仪

近年来,由于信息技术、微电子机械系统等领域的迅速发展,对精密测量的要求越来越高。激光干涉测量具有灵敏度高、非接触性等优点,它的测量精度由于光外差技术的引入大大提高。半导体激光（LD）不仅体积小,价格低,用电省,而且波长调制简便,因而成为大多数外差干涉仪的光源。在半导体激光干涉仪中,通过直接调制LD的注入电流可以实现外差技术,但是改变注入电流来调制LD波长的同时,LD的输出光强也被调制,这将影响测量精度。光强被调制对测量的影响通常用软件的方法来补偿,但这种方法有很大的缺点。一是补偿只能是粗略的,另外软件需要根据外界条件的变化随时修正。为从根本上解决直接调制LD波长对测量的影响,本研究提出了一种间接调制激光波长的方法,采用这种方法能把这种光强度变化造成的影响降低到可以忽略的程度。     

半导体激光器的设计与数值研究

设计了半导体激光器的模型,它包含两个半导体光放大器(SOA),其中一个SOA充当调制器(调制SOA),另一个SOA充当增益介质(增益SOA)。对该模型进行了理论分析及数值模拟,结果表明:适当调节调制SOA的偏置电流,在增益SOA的偏置电流实现小信号净增益大于零的情况下,激光器能够输出高峰值功率、窄脉宽的锁模脉冲;调节注入脉冲,最终可以输出重复频率为25GHz的稳定光脉冲序列。     

VLC系统偏置电流对LED调制带宽的影响分析

偏置电流对LED内部温度、结电阻和载流子浓度产生的变化导致LED频率响应发生改变。分析了偏置电流对LED频率响应的影响机理以及对调制带宽的影响规律,并通过测试平台进行了测试验证。结果表明:红、绿、蓝LED工作在额定功率以下时,偏置电流与调制带宽基本处于线性正比关系,在接近和超过额定功率时,调制带宽变化缓慢并最终趋于稳定。偏置电流对荧光粉LED的调制带宽几乎没有影响。此研究对可见光通信系统偏置电流的选取及均衡电路的设计提供参考。     

量子点激光器瞬态响应及调制特性分析

基于二能级系统建立量子点激光器的载流子-光子速率方程模型,分析量子点激光器的瞬态响应和调制特性,获得其动态特性.同时分析了注入电流对量子点激光器输出光子密度的影响,随着注入电流的增大,激光器光电延迟时间缩短,弛豫过程缩短,弛豫振荡频率增大,且输出光子峰值和稳态功率增加,适当增加注入电流可拓宽量子点激光器调制带宽.通过小信号调制分析,发现量子点激光器上限调制频率比普通激光器高一个数量级,证明了其具有良好的高频调制特性.     

注入锁定半导体激光器的相位调制特性研究

本文研究了在考虑载流子变化引起折射率变化的情况下,注入锁定半导体激光器(LD)的相位调制(PM);并提出了在PM时,对伪强度调制(SIM)的抑制.     

干涉仪光源光热调频参数对光强波动的影响

本文研究了用于光学精密测量的光热光频调制半导体激光干涉仪中,光强调制度与调制频率和激光器注入电流的关系。实验数据表明,光强调制度随激光器偏置电流的增加而加深,随调制频率的升高而减小,其变化规律与理论结果一致。     

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。     

垂直腔面发射激光器的内调制特性

面向芯片原子钟(Chip Scale Atomic Clock,CSAC)的垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL)通过微波调制产生具有特定光频差的相干激光,与原子作用后的跃迁谱线频率作为参考标准,最终可获取高精度的频率信号。因此,垂直腔面发射激光器在芯片原子钟系统中至关重要。介绍了VCSEL激光器的内调制原理,搭建了其内调制特性实验测试平台,开展了激光器对射频调制响应特性研究,记录了激光器边带信号随着注入电流和射频输出功率的变化情况,并分析了射频调制对激光器边带信号的影响特性以及Bogatov现象引起的边带不对称现象。实验结果显示:当射频信号频率为3.41734 GHz,注入电流为1.2 mA,射频输出功率为3.5 dBm时,可获得优化的高频调制光谱,为芯片原子钟提供优质的光源。     

可编程调制的智能化激光二极管驱动电源设计

设计了一种能对输出电流实现多种波形调制的半导体激光二极管(LD)驱动电源。该驱动电源嵌入单片机,控制灵活,结构简单、性能价格比高。可用于LD和LED的输出光功率直接调制,也适用于LD输出光频率调制,具有通用性。     

Experimental determination of parasitic optical feedback by diode laser linewidth measurements

Proposes a novel method for the characterisation of parasitic optical feedback by measuring the diode laser linewidth change with injection current. Results were obtained with a MCRW (metal-clad ridge-waveguide) laser and reflections from an optical isolator. A feedback signal 67 dB below the laser output was definitely measured.<>     

光栅反馈频率可调谐扩展腔半导体激光器

为了实现半导体激光器在795nm处的单模输出,采用输出端面镀有增透膜的半导体激光二极管作光源,用光栅反馈的方法构成扩展腔,研制了波长为795nm、频率可调谐半导体激光器,并对该激光器进行了实验测试,可知其频率连续调谐范围约7.6GHz,激光线宽约为2.5MHz,运行在110mA时输出功率达43mW。结果表明,该半导体激光器可用于激光与铷原子相互作用中的量子相干效应的研究。     

1.06μm注入锁定增益开关半导体激光器特性分析与功率放大研究

报道了1.06 m增益开关半导体激光器的详细特性分析和功率放大研究。用高频正弦信号调制中心波长1.06 m的F-P腔半导体激光器得到脉宽约为100 ps、平均功率约为20 mW,重频从500 MHz到2 GHz连续可调的稳定短脉冲激光输出。采用注入锁定改善增益开关半导体激光器的输出特性。研究和分析了调制信号的频率、功率和偏置电流的大小以及注入锁定的功率、温度对激光器输出特性的影响。将该激光器作为种子,用108 W的抽运光进行两级全光纤功率放大得到了82 W的高功率输出,光光转换效率达到76%。     

可调谐激光波长调制技术检测氧气浓度

为了克服传统方法检测氧气浓度的一些弊端,提出了一种采用可调谐激光二极管吸收光谱法结合锁相放大的检测技术.通过改变激光二极管的驱动电流使输出波长变化扫描通过氧气的吸收峰,然后利用锁相放大技术对吸收光谱的谐波进行检测分析.利用半导体激光能量高、单色性好、输出波长可随电流调制的特点和锁相放大检测微弱信号的优势来提高信噪比与检测精度.对不同浓度的氧气进行了实际检测,可得检测线性相关系数为0.99,检测极限质量浓度为1142.86 mg/m3,且该方法具有较好的稳定性及抗干扰性.     

Bistability and optical switching in a polarization-bistable laserdiode

Dependences of the polarization-bistable condition on the coefficients of linear and nonlinear gains of a laser diode are analyzed, including S-shaped and pitchfork types of bistability, in the optical output versus injection current characteristics. Moreover, the steady-state and dynamic characteristics of the optical output for optical input are investigated, taking account of a detuning of incident optical beam from the cavity resonant frequency of a polarization-bistable laser diode, TE-TM polarization switching is shown to be attained in the optical output of the polarization-bistable laser diode in a very fast switching time less than a nanosecond by the application of TE and TM optical input pulses     

1.5-μm wavelength tunable phase-shift-controlled distributedfeedback laser

A 1.5 μm wavelength tunable phase-shift-controlled distributed feedback laser diode is studied. This wavelength tunable laser controls the light output power and the oscillation wavelength independently by current injection. During wavelength tuning, the submode suppression ratio is large and an almost constant spectral linewidth from 24 to 29 MHz is achieved over a wavelength tuning range as wide as 113 GHz (9.0 Å). The threshold gain change and the loss change are small during wavelength tuning and as a result an almost constant light output power is achieved     

Injection behavior and modeling of 100 mW broad area diode lasers

The output from a single-frequency, narrow-linewidth GaAlAs diode laser was injected into a 100-mW broad-area diode laser. The injected laser emitted in a single longitudinal mode with up to 80 mW in a single, diffraction-limited, 0.5° FWHM far-field lobe. The angle of the far-field lobe steered with injection frequency and broad-area laser bias current, displaying behavior similar to that observed with injected gain-guided laser arrays. A Fabry-Perot amplifier model which explains the injection behavior in terms of Gaussian beam propagation in a large optical cavity is proposed. The model provides criteria for optimizing locking bandwidth, beam steering, and injection efficiency