半导体激光器的发展

1 可调谐半导体激光器的研究进展 自20世纪80年代初单模半导体激光器研制成功后，波长可调谐的半导体激光器就成为广泛研究的重要课题。通信系统的需求一直是可调谐半导体激光器研发的主要驱动力所在。在多信道相干光通信系统中，为方便接收机进行信道选择，作为本地振荡器的半导体激光器最好具有一定的波长调谐能力；此外，在窄频率间隔的多信道系统中，信道的有效分配也需要发射光源可以进行小范围的波长调谐。     

多通道干涉大范围可调谐激光器

多通道干涉(MCI)激光器是一种新型单片集成的大范围可调谐半导体激光器。它采用多臂干涉增强而无需光栅的选模方式,具有制作简单和容差大的优势;采用偏置量子阱技术进行有源无源集成,降低了二次外延的难度。为满足光通信不同场景的应用需求,分别设计研制了大范围可调的电调谐和热调谐MCI激光器。基于电调谐的MCI激光器实现了48.8 nm的波长调谐范围,洛伦兹线宽小于350 kHz。基于热调谐的MCI激光器在双工作温度下的波长调谐范围大于60 nm,总热调谐功率小于35 mW,整个调谐范围内洛伦兹线宽小于100 kHz。同时,研究推进了其稳定控制及集成化工作,实现了基于热调谐MCI激光器的nano-ITLA。     

射线法研究外腔半导体激光器的调谐范围

利用由射线法导出的广义两段式半导体激光器的输出光谱的表达式，讨论了外腔式半导体激光器（ＥＣＬＤ）的调谐范围，当ＥＣＬＤ调谐到半导体激光二极管的共振波长附近振荡时，可以重到ＥＣＬＤ的最大调谐范围；当激光器调谐到半导体激光二极管的反共振波长附近振荡时，可以获得ＥＣＬＤ的准连续调谐范围；同时，还求得了实现准连续调谐所需的面向外腔的半导体二极管端面的反射率。     

光纤通信用光源亮点凸现

(上接12期) WDM用光源 用于WDM系统的波长可控光源、波长可调光源和多波长光源是目前研究的重点。对应用于WDM系统光源的要求是发光波长必须精确、稳定、可靠性高、成本低、便于集成、并有与之配套的波长监测与稳定技术。目前,已开发了多波长光源、绝对波长光源、分布反馈型激光器和超级周期结构衍射光栅分布反馈型激光器等波长可调半导体激光器以及多波长光纤环形激光器等。     

波长(频率)可调谐半导体激光器

波长或频率可调谐的半导体激光器在光通信等实际应用领域中有着重要而广泛的应用。文章立足于实际应用,从谐振腔的结构出发,以调谐机理为研究对象,对可调谐半导体激光器进行了分类研究,并对它们的调谐特性做了总结     

可调谐半导体激光器的发展

1 可调谐半导体激光器的研究进展 自20世纪80年代初单模半导体激光器研制成功后,波长可调谐的半导体激光器就成为广泛研究的重要课题.通信系统的需求一直是可调谐半导体激光器研发的主要驱动力所在.     

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。     

外腔半导体激光器设计与高次谐波稳频

研究了利特罗(Littrow)结构外腔半导体激光器的结构参量对激光连续可调范围的影响。给出了反射镜转轴等处的机械加工误差对激光波长连续可调范围所造成的影响的数值计算结果。介绍了半导体激光器外腔结构设计的具体细节要点。利用该设计制作的外腔只需要配合商用半导体激光管便可以得到优质的780nm激光输出,经测量其线宽小于1MHz,连续可调谐范围大于3GHz。利用腔外Rb饱和吸收谱的三、五次谐波稳频方法对半导体激光器进行了稳频。其中提出了优化激光频率短期稳定度的方法,并对调制深度的选择给出了详细的理论解释。根据该优化方法设计出稳频系统对半导体激光器进行稳频,得到了稳定度达到10-12量级的半导体激光输出。     

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。     

电调谐半导体激光器波长控制系统

研制了一种基于计算机控制的电调谐半导体激光器波长控制系统.通过调用系统中的半导体激光器"波长-电流"数据查询表,控制驱动单元的电流输出,实现对半导体激光器的输出波长控制.应用该系统对DBR激光器进行了波长控制实验,其波长控制误差不超过±0.02 nm.     

激光技术与应用

高重复激光等离子体光源的历史回顾，半导体激光泵浦高重复大功率激光器的开发，利用激光等离体光源的台式软X射线显微镜成像系统，激光等离子体成膜的开发，具有稳定波长控制性能的巴尼埃型宽带可调谐波长半导体激光器……     

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。     

亚毫米波激光器及其应用

评述了亚亳米波段内波长固定的和波长可调谐的激光器的现状。波长固定的激光器包括放电泵浦气体激光器和光泵浦气体激光器。后一种激光器在亚亳米波段有1500多条激光谱线，并作了详细论述。概述了可调谐亚亳米波激光器和相干光源，它们是由半导体激光器、差频振荡器、光参量振荡器、产生边带的双光子混频和喇曼激光器。     

基于闪耀光栅的可调谐Er3+/Yb3+共掺光纤激光器

报道了一种结构简单、调谐方便的宽带可调谐Er3+/Yb3+共掺光纤激光器.采用半导体激光二极管(LD)作为抽运源,以大模面积Er+/Yb3+共掺双包层光纤为增益介质,利用闪耀光栅作为波长选择器件,实现了1550 nm波段稳定的可调谐激光输出,调谐范围达36 nm,几乎覆盖了整个荧光谱宽度.整个调谐范围内,输出激光线宽小于0.08 nm.输出功率随波长的变化而变化,在25 nm调谐范围内激光功率不低于400 mw.波长为1543.86 nm时获得最大输出功率510 mW,斜率效率为26%.这种光纤激光器具有效率高、线宽窄、调谐范围大、输出稳定等优点,可用于密集波分复用(DWDM)光纤通信系统和高精度光纤传感系统.     

半导体激光器温度调谐波长扫描技术

低成本、小型化的波长扫描半导体激光器在光纤传感系统中有着重要作用。设计了一种可进行温度调谐的半导体激光光源驱动电路。该电路系统以ARM单片机作为控制中心,利用热敏电阻采样激光工作温度,并通过半导体制冷器(TEC)进行温度调节,使得激光器能够根据温度调谐实现波长扫描；同时通过背向光探测器(PD)采样激光输出功率,并通过改变半导体激光驱动电流实现对激光输出功率的控制,使得激光器在温度变化时输出光功率保持稳定。实验结果表明,该电路能够长时间可靠地工作,激光器能够实现的最大波长调谐范围为5nm,且输出光功率在整个波长扫描过程中保持稳定。     

温控体布拉格光栅外腔单管半导体激光器

为了研究铷蒸气激光中的线宽匹配技术,基于半导体制冷片(TEC)的温度控制技术设计了窄线宽可调谐单管半导体激光器.利用半导体激光器的温度漂移特性,使LD的激光光谱中心波长在780 nm附近(工作温度-6℃),采用体布拉格光栅(VBG)外腔结构改善了LD的激光光谱,获得了功率1.448 W线宽0.13 nm的激光输出.通过调节VBG的温度,LD波长可从779.28 nm调谐至780.13 nm,调谐范围达850 pm.     

光通信系统中新型可调谐半导体激光器的设计

为了适应当前光通信系统对波长可调谐激光器的需求,提出用游标效应来实现波长可调谐的激光器,设计了一种功率稳定且频率可调的三段式开槽法布里-珀罗结构可调谐半导体激光器,给出了系统结构的设计原理,并进行了理论分析和实验验证。取得了三段式开槽法布里-珀罗结构可调谐半导体激光器激射谱叠加图数据,利用光纤延迟自外差法测量激光器线宽,对比了3种不同激光器的线宽测量曲线。结果表明,基于游标效应设计的新型开槽法布里-珀罗可调谐半导体激光器波长调谐机制简单方便,且具有很好的单模性和信道切换能力。该研究在未来的光通信领域中具有一定的应用价值和实际意义。     

Cr4+:YAG固体激光器可调谐的研究

锁模固体Cr4 :YAG激光器可调谐输出其激光波长,深入分析了可调谐Cr4 :YAG固体激光器的基本原理和方法,对比分析研究了几种典型的Cr4 :YAG固体激光器可调谐技术方法,Cr4 :YAG固体激光器调谐输出的激光波长在光纤的低损耗区,是未来光纤通信和量子通信中的理想光源。     

宽带可调谐掺镱双包层光纤激光器

采用高功率975 nm多模半导体激光器(LD)作为抽运源,以大模场掺Yb3+双包层光纤(YDCF)作为激光增益介质,运用能够承受较高功率运行的利特罗(Littrow)光栅外腔调谐结构,实现了宽带可调谐激光输出.实验中,双包层光纤采用最优光纤长度14 m,光栅经仔细调整后有效入纤反馈效率约20%,当入纤抽运功率约1.3 W时,激光器达到阈值并开始振荡.通过连续旋转光栅,激光输出波长能在1046～1121 nm之间实现可调谐,可调范围达75 nm.当入纤抽运功率为48 W时,在1089 nm波长处获得最大输出功率23.7 W,相应斜率效率为53%.最后,基于数值模拟简单地分析了激光输出特性,实验结果与数值模拟结果基本保持一致.     

可调谐半导体激光器的发展及应用

如今可调谐半导体激光器的技术日益成熟,其在光通信网络的应用逐渐增加.通过介绍几种常见可调谐半导体激光器的原理及性能,阐述了其在国内外的发展现状;在此基础上指出目前供应商对通信光源的具体需求,从而为今后可调谐激光器的发展指明了方向,最后进一步对其市场应用前景进行了展望.