相干光光纤通信实验系统研制成功

北京邮电学院于1983年10月开始对0.6328μm波段相干光光纤通信实验系统及其有关部件、技术等进行了全面的探讨与研究,并初步研制成功1.3μm光栅外腔单频可调谐半导体激光器、光波导相位调制器、单模光纤极化控制器、GaAlAs光栅外腔半导体激光器、伦奇刻线法测量单模光纤参数和光纤方向耦合器。在“六五”期间已完成了相干光光纤通信第一阶段实验系统,为我国将来赶上国际先进水平奠定了理论和实验基础。     

二分支低中频相位分集FSK相干光纤通信实验系统

本文报道以1.5μm InGaAsP自聚焦棒(GRINROD)外腔半导体激光器作发送光源,光棚外腔半导体激光器作本振光源,用改进的90°光混合器作光混合器件的二分支相位分集FSK相干光纤通信系统的实验研究系统中,采用100 MHz正弦信号对自聚焦棒外腔半导体激光器进行直接注入电流调制,接收端用平衡混频器解调信号。实验结果表明,改进的90°光混合器可用于相干光纤通信系统中。     

1.5μm外腔半导体激光器及其光混频实验研究

在1.5μm波段自聚焦透镜外腔半导体激光器的特性及其光混频实验中,两只结构相同的外腔半导体激光器经拍频后得到了稳定的中频信号,线宽约为6MHz(平均线宽为3MHz),在不加任何外部稳频措施的情况下,连续观察两小时中心频漂小于100MHz。文中还测得外腔半导体激光器线宽—功率特性及调频响应特性,实验与理论相吻合。且表明,这种结构的激光器可满足FSK相干光纤通信系统的要求。     

利用外腔半导体激光器的毫米波窄带光纤通信

本文给出了利用外腔半导体激光器的毫米窄带光纤通信系统的理论分析和实验结果，推导了外腔半导体激光器的调制响应、相对强度噪声、载噪比以及谐波失真的解析表达式，给出了实验数据，实现了副载频３５ＧＨｚ、误码率小于１０＾－９，光纤长度６．３ｋｍ。容量４０Ｍｂ／ｓ的数据传输系统。     

1.3μm自聚焦棒外腔半导体激光器光混频的实验研究

本文采用1.3μm InGaAsP短自聚焦棒外腔半导体激光器作拍频及相干光传输实验。在多个波长点获得比较稳定的拍频信号;用拍频法测量了自聚焦棒外腔激光器单纵模线宽与注入电流的关系曲线。并进行了调制速率100MHz正弦信号相干FSK调制一解调实验。实验表明这类激光器可用于FSK调制的相干光纤通信系统。     

相干光光纤通信系统

本文介绍新近研制的0.633μm波段相干光光纤通信系统。该系统采用两个独立的稳频激光器,其中频可在400MHz至2MHz左右任意调谐。系统在70MHz与30MHz中频试通编码信号,实验结果良好。建立这样的系统在国内还是第一次,而中频可谓的相干光光纤通信系统尚未见报道。     

光纤通信用半导体激光器

半导体激光器是光纤通信用的主要光源,由于光纤通信系统具有不同的应用层次和结构,因而需要不同类型的半导体激光器。文章根据目前光纤通信系统的发展趋势,介绍几种典型的光纤通信用半导体激光器件———法布里-珀罗激光器、分布反馈半导体激光器、电吸收型调制器集成光源、波长可选择光源、垂直腔面发射激光器的特点和发展方向。     

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     

外腔长度变化对光纤光栅外腔LD激射波长的影响

密集波分复用(DWDM)光纤通信系统对光源的波长稳定性有很高的要求。主要就可供DWDM系统选用的光源之一光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的波长稳定性进行讨论。通过计及半导体激光器(LD)、外腔及光纤光栅(FG)三者的共同作用,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定FGESL的激光纵模分布后,理论上研究了FGESL的激射波长随FG外腔长度的变化。结果表明,外腔较短时,外腔长度的微小变化可以导致FGESL的激射波长产生显著的变化;外腔较长(大于10 cm)时,外腔长度的变化对FGESL的激射波长基本没有影响。     

1.5 μm波段饱和吸收稳频外腔半导体激光器

大容量、波分复用光纤通信系统的快速发展,对1.5μm波段激光器频率稳定性提出了更高要求.本文介绍了具有高稳频精度的1.5μm波段饱和吸收稳频外腔半导体激光器的工作原理及实现方案.     

强反馈外腔半导体激光器线宽特性研究

本文分析了具有强反馈外腔的半导体激光器线宽特性，给出了强反馈外腔半导体激光器的线宽压窄率表示式．分析结果表明：该公式与数值解的结果符合很好，并且在一定条件下，弱反馈外腔可以得到比强反馈外腔更窄的线宽．     

准直透镜失调对Littman-Metcalf光栅外腔激光器线宽的影响

以光栅外腔半导体激光器的理论知识为基础,对Littman-Metcalf型外腔半导体激光器的工作原理进行了说明,并详细地讨论了外腔半导体激光器的线宽压窄以及模式选择机制,采用严格的耦合理论和光线变换矩阵推导了系统结构参数对光场耦合效率影响的计算公式。同时,对影响Littman-Metcalf外腔激光器输出激光线宽的几个重要因素进行了分析,重点讨论了系统中准直透镜位置失调导致的线宽变化规律。计算结果表明:合理地控制Littman-Metcalf光栅外腔半导体激光器的外腔参数可以将中心波长为785 nm半导体激光器的本征线宽压窄四个数量级,该外腔系统中准直透镜位置失调会影响系统出射光场与经外腔反馈光场之间的耦合效率,进而影响光栅外腔半导体激光器的输出线宽。     

浅析元件参数对外腔半导体激光器输出谱宽影响

半导体抽运碱金属蒸气激光器（DPAL）需大功率窄线宽泵浦源,但市售半导体激光器输出线宽远远大于碱金属原子吸收谱宽,难以实现有效泵浦,因此需采用Littrow 外腔法压窄半导体激光器输出谱宽。Littrow 外腔系统中元件参数的选择直接影响大功率半导体激光器输出谱宽。为此文中沿入射光线方向构建外腔压窄模型,利用球面镜替代柱面镜,分析了微柱透镜阵列、光学系统和光栅元件对外腔输出谱宽的影响,模拟结果为微柱透镜阵列焦距越小、光栅刻线越密、球面镜焦距越大,外腔输出谱宽越窄,实验结果符合理论模型。     

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。     

基于全介质薄膜法布里珀罗滤光片的1550 nm可调谐外腔半导体激光器

提出并实现了一台基于单腔全介质薄膜法布里珀罗滤光片的1550 nm可调谐外腔半导体激光器。介绍了其内部的光学元件及其工作原理,随后对该半导体激光器的纵模输出特性进行了理论分析,搭建了该可调谐外腔半导体激光器。在不同的实验条件下,对该可调谐外腔半导体激光器在调谐过程中的输出波长、线宽及功率进行了实时同步测量。由所测数据总结出最佳实验条件,并得到了此条件下可调谐外腔半导体激光器的各相关参数。该可调谐外腔半导体激光器有一个线性的无跳模波长调谐区域(1547.203~1552.426)nm,一个稳定的输出光功率范围(40~50)μW,以及一个稳定的输出单纵模分布、线宽范围(100~150)MHz。该可调谐外腔半导体激光器可用于环境监测、原子与分子激光频谱研究、精确测量等领域。     

可调谐外腔半导体激光器研究进展

可调谐外腔半导体激光器具有线宽窄、调谐范围宽、单模输出、输出功率高等优良特性,在白光干涉测量技术、波分复用系统、相干光通信、光纤传感等领域有着广泛的应用。文章首先介绍了可调谐外腔半导体激光器的基本原理以及各种典型外腔结构的调谐机理,然后根据外腔结构阐述了各种可调谐外腔半导体激光器的最新研究进展,分析了不同外腔结构的优缺点,最后对可调谐外腔半导体激光器的不足进行了总结,展望了其未来发展趋势。     

光反馈对光纤光栅外腔半导体激光器特性的影响

主要研究了外加光反馈对光纤布拉格光栅外腔半导体窄线宽激光器特性的影响。在研究温度对光纤光栅外腔半导体激光器激射波长影响的基础上,设计了强度可调的外加光反馈系统,并利用延时自外差法测试外腔半导体激光器的线宽,从实验上分析了不同强度的外加光反馈对外腔半导体激光器线宽和噪声的影响。实验结果表明,在外加光反馈强度逐渐增强的过程中,激光器线宽逐渐变窄。当反馈比为-22dB时,激光器线宽被压窄至原始线宽的15%。与此同时,在相同的反馈变化下,激光器的相对强度噪声开始无明显变化,直到反馈比达到-27dB。再继续增大反馈强度,相对强度噪声显著增大,激光器内部发生相干崩塌。     

用于干涉测量的光栅外腔半导体激光器

研制了用于光干涉测量的单稳频、窄线宽光栅外腔半导体激光器(LD)。它由出光面镀有增透膜的单管半导体激光器、光束校正准直系统、闪耀光栅、注入电流驱动系统及温度控制系统组成。闪耀光栅作为外腔光反馈元件对单管半导体激光器输出的纵模进行选择，使之工作在单纵模状态。外腔的引入还使输出光的谱线宽度得以大大压窄。注入电流驱动系统为半导体激光器提供工作电流。温度控制系统由双层温控组成。第一层用于控制单管半导体激光器管芯温度；另一层用于及时带走第一层温控产生的热量，并消除环境温度影响，使外腔温度稳定。该温控系统可使所构成激光器的温度稳定在1‰℃量级。对研制的外腔半导体激光器的特性进行测试，其输出功率恒定、模式单一稳定、谱线宽度优于1．4MHz。     

InGaAsP/InP宽调谐有源Bragg反射集成半导体激光器

目前,由InGaAsP/InP双异质结构成的工作在1.3或1.55μm的半导体激光器由于适用于光纤通信系统,其可调单模激光器受到了人们日益的重视。因为不少实际应用场合都需要波长的调谐。一般,除了依靠器件的工作温度来达到少量的调节外、半导体激光器本身是不能调谐的。用带有可调光栅反射器的外腔结构,可以实现20-60nm的调谐范围,它只受到了激射材料增益光谱的限制。不用外部光学元件的单片集成激光器,调谐可以用多段式的分布反馈(DFB)或     

体光栅外腔半导体激光器列阵的光谱及调谐

对采用体布拉格光栅作为波长选择器件的外腔半导体激光列阵进行了实验研究。实验表明,在体光栅外腔作用下,高功率半导体激光器输出的线宽得到压窄、波长得到固定。与此同时,从布拉格衍射相关理论出发,分析了体光栅法线方向改变对激光器系统输出中心波长的影响。实验表明改变体光栅法线方向的角度,可以在一定范围内调整列阵的输出波长。