光纤环形腔半导体激光器全光波长转换特性分析

提出了一种基于光纤环形腔半导体激光器的全光波长转换方案。利用稳态速率方程,导出了激光器有源区载流子密度与偏置电流及输入信号光功率关系的隐函数表达。从而研究了待转换的信号光及偏置电流对转换光功率和消光比的影响。     

半导体光纤环形腔激光器调谐输出特性研究

针对半导体光纤环形腔激光器（ERSLs)的结构特点,考虑到半导体光放大器（SOA）的增益谱特性,引入Lorentz型波长修正项,得到适用于FRSLs的单模行波速率方程,继而通过求解方程,推出了光子流密度分布的解析表达式,为深入研究FRSLs的稳态和动态特性奠定了理论基础。在输出调谐特性的研究中,分别从振荡波长的控制、波长调谐范围的扩展、以及输出光功率的提高等多方面进行了理论模拟分析,力求预测FRSLs的重要特性参量与FRSLs器件参数（分光比、耦合效率、SOA的端面剩余反射率）之间的依赖关系。通过实验获得3dB输出功率带大于36nm的单模调谐,并对理论计算和模拟分析结果进行了验证。     

光纤光栅外腔半导体激光器特性的分析

研究了光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)的理论模型;根据等效腔模型,讨论耦合系数对FBG-ECL阈值特性的影响,指出存在最佳光纤光栅反射率,使得激光器不仅功率输出大、而且边模抑制比高;利用等效腔长的手段,分析了腔长对光子寿命的影响,并结合速率方程讨论了FBG-ECL的高频响应特性;最后实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱。     

光纤激光器弛豫振荡特性研究

根据光纤激光器瞬态的速率方程,对F-P腔光纤激光器的瞬态输出特性进行了理论分析.采用数值计算方法对不同长度、不同腔面反射率、不同抽运功率下光纤激光器输出的弛豫振荡特性进行了模拟分析.结果表明弛豫振荡频率随光纤长度增加而减小,但是随抽运功率的变化很小.弛豫振荡幅度随抽运功率上升而增加,振荡的衰减时间随激光器腔镜的反射率的增加而上升,但是不随抽运功率变化.进行了975 nm抽运的Er/Yb共掺双包层光纤激光器的实验,实验表明理论分析得到的基本特性是合理的.     

半导体环形腔激光器输出特性理论与实验

首先导出了光纤环形腔半导体激光器中光子数密度的解析表达式后,分别从理论和实验上研究了阈值电流、输出功率和光纤耦合比之间的依赖关系。结果表明,阈值电流与光纤耦合比的对数满足线性关系;同时,在特定的偏置电流下,存在一个最佳的光纤耦合比使输出功率为最大。这将对于环形腔半导体激光器的理论研究和优化器件结构有所裨益。     

连续抽运情况下光纤激光器弛豫振荡特性研究

对连续抽运情况下光纤激光器的弛豫振荡特性进行了理论研究,根据速率方程理论,采用数值仿真方法,对不同抽运功率、腔损、谐振腔有源部分长度、谐振腔总长度等情况下的激光器输出的弛豫振荡进行了分析,仿真结果与实际测量值基本符合.采用光电负反馈的方法,抑制了弛豫振荡峰值约25dB,得到了优于-100dB的较为平坦的激光器噪声谱级,优异的低噪声特性使得该激光器在光学相干检测,光纤通信等领域具有很高的实用价值.     

光纤环形腔激光器中光纤耦合分光比的配置

从理论上导出小信号净增益系数、有源区内载流子密度以及出光端面处光子流密度的解析关系,预测了光纤环形腔半导体激光器(FRSL)的一些重要特性与器件参数(分光比、耦合效率)之间的依赖关系. 研究结果表明:1)阈值电流随着分光比的增大而降低,但外量子效率却随之降低,输出功率的优化可以通过提高耦合系数和降低来自内腔元件的损耗来达到;2)对于确定的偏置电流,FRSL存在一个最佳的分光比位置,使得输出功率有单极大值.同时,这一位置会随着偏置电流的增大而逐渐移向较小的分光比值处,反映出过大或过小的分光比,都无法满足低阈值电流和高输出功率要求;3)高偏置电流状态下,应考虑选择较小的分光比值,以获得更高的外量子效率,亦有高的功率提取效率;4)在低分光比值区域变化时,激射阈值的变化幅度较大,耦合系数对阈值的影响更为明显.即便是环境扰动十分微小,若分光比配置不当,也会使得输出功率处于严重的失稳状态,优化后的最佳分光比正对应于输出功率的最小波动情形;5)随着耦合系数的增加,输出功率与分光比曲线的两翼得到拓宽,输出功率的峰值向分光比值增大的方向移动,更有利于分光比的控制.事实上,上述结果亦可用于其它类型的光纤环形激光器的分析和性能计算中.(PD6)     

注入锁定光纤环形腔激光器实验研究

利用注入锁定技术,将中心频率稳定、窄线宽的DFBLD作为主激光器,将光纤环形腔激光器作为从激光器。在实现注入锁定后,利用光纤环形腔谐振特性,在效压窄了注入光线宽。得到了中心频率稳定,较之DFBLD线宽更窄的输出激光,目前线宽已被压窄到70kHz。     

环形腔掺铒光纤激光器的实验研究

利用掺饵光纤和环形腔结构，在９８０ｎｍ半导体激光器泵浦下，获得了１．５６μｍ波长的光纤激光器输出。激光器的阈值泵浦功率为５．２ｍＷ。具有很好的线性输出特性。     

环形腔光纤激光器波长选择技术

用波分复用 (WDM)光栅串作环形腔端镜 ,调节F P滤波器透过的共振波长 ,实现对应光栅波长的稳定激光输出 ,其斜率效率在 0 0 9左右 ,实验表明光栅反射率以及所处波长处的增益影响激光阈值的大小。用全反镜替代光栅串 ,在 15 30～ 15 75nm范围内可对输出波长进行连续调节。     

半导体光纤环形腔激光器调谐特性的实验研究

采用国产半导体器件,组建了半导体光纤环形腔激光器(FRSLs)的实验装置及相应的测试系统,系统地研究了FRSLs的输出和调谐特性.结果表明,已实现高速调制情况下的动态单纵模调谐,并获得波长调谐范围大于36nm的稳定光脉冲输出.确立了FRSLs的阈值特性、输出功率等物理参量与振荡波长之间的关系,提出通过控制分光比来优化和兼顾FRSLs的调谐范围及输出功率.实验结果较好地与理论模拟结果相吻合,为进一步改善FRSLs的性能指标提供了实验依据.同时,这些分析与结论对于相关结构类型的激光器设计也具有一定的参考价值.     

结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器

报道了一种腔体结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器的激光输出特性。用976nm半导体激光器作为泵浦源,采用偏振不灵敏型光纤隔离器(P-InsensitiveISO,环形腔内分别采用和不采用光纤偏振控制器),产生了最大功率为0.94mW和0.33mW,波长分别为1.5581μm,1.536μm稳定的激光输出。     

1.52μm,60kHz线宽光纤布拉格反射镜外腔半导体激光器

本文报道1.52μm光纤布拉格反射镜外腔窄线宽半导体激光器的制作和实验结果,已实现光谱线宽60kHz,边模抑制比优于30dB,输出功率>-5dBm,频率稳定度为50MHz。     

泵浦带有弛豫振荡的固体激光器的弛豫振荡特性理论研究

对泵浦带有弛豫振荡的固体激光器的弛豫振荡特性进行了系统的理论研究，发现实际光子数的起伏同时具有自身固有的弛豫振荡频率和泵浦光的弛豫振荡频率两种分量．当两者的频率相近时，会呈现出共振加强现象．特别是当两个弛豫振荡的衰减率也相等的时候，共振现象极为强烈．PD反馈能够有效地抑制弛豫振荡．     

布里渊单模光纤环形腔激光器实验研究

实验研究了布里渊单模光纤环形腔激光器(BSFRL)的输出功率、输出光谱和输出时域特性。通过对激光输出功率和光谱特性与构建激光器的光纤长度和输出耦合器的反馈耦合比关系的研究与分析发现,当构建的BSFRL的输出耦合器反馈耦合比为0.4、光纤长度为1.5 km时,BSFRL具有低泵浦阈值、高转换效率和稳定的单模激光输出,此时激光器的泵浦阈值约为3 mW,光-光转化效率为65%。通过调节偏振控制器,得到稳定的锁模脉冲输出。讨论了BSFRL的时域不稳定性并给出了相应解释。     

光纤光栅外腔半导体激光器的理论及实验研究

对影响光纤光栅外腔半导体激光器特性的几个重要因素(光纤光栅长度、耦合系数、内腔反射系数)进行了理论分析和数值模拟。从实验上进行了验证,实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱,得到了带宽为0.1nm、出纤功率达417.4μW、边模抑制比高达37.9dB的激光谱线。验证的结果表明,理论分析、数值模拟、实验结果是吻合的。     

空气间隙长度对光纤光栅外腔LD激射波长的影响

为了提高光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长准确性,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定光纤光栅外腔半导体激光器的激光纵模分布后,采用数值模拟的方法研究了光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随光纤端头到有源区之间空气间隙长度的变化。结果表明,光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随着空气间隙长度的变化围绕着光纤光栅的布喇格波长波动,波动的最大幅度随外腔长度的增加而减小。因而当外腔长度一定时,可以通过微小的调节空气间隙的长度使激射波长精确定位于光纤光栅的布喇格波长处。     

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。     

半导体激光器外腔长连续调频特性的研究

研究了半导体激光器的外腔长连续调频特性，在外腔长λ／２变化范围内，激光频率与外腔长度呈线性变化关系，线性连续调频宽度小于外腔纵模频率间隔。外腔长调频率与激光管本征频率成正比，与外腔长度成反比。实验测量结果与理论分析相一致。