基于DBR的窄线宽光纤激光器研究进展

分布式布拉格反射镜(DBR)线性腔结构因其腔长较短、结构简单,具有工作稳定、不易跳模、抗干扰能力强和易于实现全光纤化的优点。因此,DBR单频光纤激光器是目前实现单频激光输出的主要选择。本文首先回顾了DBR窄线宽光纤激光器自诞生以来发展的历程,介绍了在实际应用需求的牵引下催生出的新技术和新思路。然后,归纳了近年来DBR窄线宽光纤激光器的国内外研究进展。最后,讨论了当前面临的问题与挑战,并对未来发展趋势进行了展望。     

1064nm DBR半导体激光器结构的研究

本论文主要在DBR光栅结构的设计和制备工艺方面开展了系统地研究工作,采用MOCVD系统对1064nm半导体激光器外延结构进行生长,通过湿法腐蚀工艺制备出了3.5μm宽的脊形波导.在DBR光栅制备过程中,采用325nm全息曝光系统对脊形波导进行全息光刻,并利用ICP干法刻蚀,制备出光栅的周期结构.     

Effect of DBR Geometry on Reflectivity and Spectral Linewidth of DBR Lasers

对DBR几何参量不同的InGaAs-GaAs-AlGaAs DBR半导体激光器样品的输出线宽进行了测量和分析.样品激光器DBR光栅取不同的长度和蚀刻深度以考察其几何特性对耦合系数、反射率以及输出线宽的影响.线宽通过自差频测量系统测量得到.对实验结果与理论计算结果进行了对比.对测得的光学特性参数与几何特性参数之间的联系进行了分析.在此基础上讨论了DBR几何特性对激光器输出线宽的影响.研究结果为该类型DBR半导体激光器的制造提供了有用的信息.     

窄线宽LD泵浦双包层光纤激光器

报道了LD泵浦的窄线宽双包层光纤（DCF）激光器，从理论和实验数值模拟了激光输出功率对输出镜反射率，光纤长度和吸收泵浦功率的依赖关系，进而进行了实验，实验中选用光纤布拉格光栅（FBG）作为输入腔镜，利用光纤端面菲涅耳反射作为输出腔镜，得到了窄线宽的单模激光输出。最大输出功率421mW，斜率效率78.2%，激光中心波长1086.92nm，谱线宽度0.16nm。     

窄线宽蓝光半导体激光器研究

由于有色金属对蓝光激光光源具有良好的吸收效率,因此蓝光半导体激光器逐步成为研究热点。针对激光加工纯铜、纯金、高强铝等高反射金属材料的市场需求,采用体布拉格光栅作为外腔反馈元件,压窄激光线宽,稳定激光波长,并基于空间合束技术将6片单管蓝光激光芯片聚焦耦合进芯径为105μm、数值孔径为0.22的光纤中,研制出窄线宽蓝光半导体激光光纤耦合模块。当工作电流为3 A时,该激光模块的输出功率为26.32 W,稳定输出波长为444.29 nm,光谱线宽被压至0.18 nm。     

增厚DBR型894nm窄线宽VCSEL

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是芯片级原子钟(CSAC)的主流光源,其光束质量会影响CSAC的各项性能。扩展VCSEL内部有效腔长能够以压缩冷腔线宽的方式压窄器件最终辐射激光的线宽,从而可以减小CSAC短时间内的计时频率噪声。根据所计算的VCSEL表面反射谱,将VCSEL中4层下分布式布拉格反射镜(DBR)的厚度由常规的四分之一波长增加至404 nm,压缩了VCSEL冷腔线宽,并生长了对应的外延结构,制备了通过增厚DBR扩展有效腔长的894 nm窄线宽VCSEL。测试结果表明,研制的VCSEL在90℃下波长为893.1 nm,功率为0.335 mW,线宽约为32 MHz,且具有稳定的偏振特性。     

体布拉格光栅外腔半导体激光器前端面反射率对输出光谱特性的影响

采用反射式体布拉格光栅(VBG)实现半导体激光锁频是激光技术应用中的关键技术之一,进一步压窄半导体激光的输出光谱线宽、提高外腔效率是研究重点。采用微通道水冷半导体激光模块,利用衍射效率为18%的VBG构建激光外腔,分析了前端面反射率分别为0.02%、0.20%、0.40%时的输出光谱与外腔效率。研究结果表明,半导体激光前端面反射率的降低能够进一步优化半导体激光器的输出光谱,提高外腔效率,压窄输出光谱线宽,实现大驱动电流范围的激光锁频。对于前端面反射率为0.02%的半导体激光器,激光输出中心波长锁定在779.8 nm处,光谱线宽压缩至0.08 nm,温漂系数为6.25 pm·℃^-1,电流漂移系数为0.9 pm·A^-1,外腔效率达到106%,连续输出功率达到127 W。     

半导体激光器波导结构对线宽影响的理论修正

从质子轰击条形半导体激光器线宽的实验测量，发现半导体激光器线宽与谐振腔结构有关。通过对Ｃ．Ｈ．Ｈｅｎｒｙ给出的半导体激光器线宽的理论公式进行分析，认为半导体激光器腔结构不同会引起激光器线宽的不同，并从理论上分析与推导了波导结构对激光器线宽的影响，定义了结构线宽△ｖｓ１／２概念及其表达式。修正了的线宽理论公式具有更广泛的适用范围。     

单频DBR和DFB光纤激光器综述

综合报导近年来单频ＤＢＲ，ＤＦＢ光纤激光器研究进展，并阐述了各种光纤激光器的机理，实验装置和研究结果。     

基于电反馈方法的窄线宽半导体激光器

窄线宽半导体激光器广泛应用于雷达和传感等领域,因此窄线宽激光器的研究具有十分重要的意义。设计采用了电反馈的结构,从激光器发射出来的光经过一个专门设计的频率鉴别器,来稳定激光器的中心波长。光电探测器将频率鉴别器发射出来的光转化成电流,与激光器内部探测器的电信号比较,比较之后的差值反馈到激光器将激光器的线宽锁定在环路带宽范围内;从而将激光器线宽由原始的0.5nm降低到0.08nm。     

窄线宽半导体激光器的驱动和温控设计

窄线宽半导体激光器日益广泛的应用对其驱动和温控电路提出了更高的要求。为获得窄线宽、稳定功率并实时可调的激光输出,利用ATLWS200MA103驱动模块和TECA1系列温控模块搭建半导体激光器的驱动和温控电路,对激光器输出的各项性能指标进行测试,验证了在该驱动下,激光器线宽可达到5kHz,光功率稳定性达到0.1%。并利用波导谐振腔进行扫频实验,得出驱动电流变化量与激光器中心频率变化量之间的关系表达式。     

偏振可控制的单频DBR光纤激光器

利用直接写在掺铒光纤上的一对光栅提供光反馈构成谐振腔,研制出了DBR光纤激光器;采用偏振控制器调节输出光的偏振态,分别观察到了与2个光栅Bragg波长对应的单频激光输出.泵浦功率68.8mW时得到了4.3mW的激光输出.对其调制特性进行了研究.     

InGaAs-GaAs脊波导DBR激光器双模运行特性研究

对一种新型InGaAs-GaAs脊波导分布式Bragg反射(DBR)半导体激光器双模运行特性进行了研究.该激光器由1个普通增益区和2个DBR区组成,两DBR区采用均匀蚀刻的Bragg光栅,中间加入50～100 μm的分隔区,以减小两DBR区间的热作用影响.实验发现,在增益区偏置电流强度满足双模(双波长)运行条件的情况下,在分隔区施加一电流Ispace,会对双模调谐特性产生非常大的影响.结果表明:施加适当的Ispace可使双波长的可调谐间隔显著增加,并同时提高2个激射模的边模抑制比;在一定的范围内,较大的Ispace对应较好的双模运行参数.测量了3种几何尺寸样品在多种偏置电流下的双模运行特性,对分隔区长度、Ispace以及两者组合对双模调谐特性的影响作了深入研究.研究结果对改善双波长DBR半导体激光器双模运行特性给出了有用的信息.     

外部压缩半导体激光器光谱线宽的发展现状

本文系统地归纳了从外部压缩半导体激光器光谱线宽的各种方法,介绍了这一研究领域近年来的发展状况。     

DBR掺饵光纤激光器的功率特性研究

本文主要研究ＤＢＲ掺饵光纤激光器的功率特性。通过对光纤Ｂｒａｇｇ光栅的光谱特性和激光器的传播方程的分析,得到了阈值泵浦光功率、掺饵光纤长度、Ｂｒａｇｇ光栅反射率与激光器输出光功率之间的关系。与近期报道的实验数据进行了比较,结果十分吻合。     

垂直腔面发射激光器DBR的优化设计

模拟分析了垂直腔面发射激光器分布布拉格反射镜铝组分不同分布对价带的影响,并对两种不同结构的器件进行了测试,测试结果表明抛物线渐变结构可以有效降低价带的势垒,进而可以改善垂直腔面发射激光器的电流热效应,为实现室温连续工作打下基础。     

A Wavelength Tunable DBR Laser Integrated with an Electro-Absorption Modulator by a Combined Method of SAG and QWI

We report a wavelength tunable electro-absorption modulated DBR laser based on a combined method of SAG and QWI.The threshold current is 37mA and the output power at 100mA gain current is 3.5mW.When coupled to a single-mode fiber with a coupling efficiency of 15%,more than a 20dB extinction ratio is observed over the change of EAM bias from 0 to -2V.The 4.4nm continuous wavelength tuning range covers 6 channels on a 100GHz grid for WDM telecommunications.