外部光注入分布反馈激光器的非线性动力学特性

实验研究了外部光注入分布反馈(DFB)激光器的非线性动力学行为,并给出了其输出特性随注入光强度和频率失谐量变化的动力学特征图.实验结果表明,激光器的动力学行为对外部的微扰十分敏感;在不同外部光注入条件下,激光器可以呈现出单周期、倍周期、多周期以及混沌等多种非线性动力学特征;在注入光强度和频率失谐量变化空间存在三个复杂动力学区域;激光器表现出的复杂动力学行为总是与周期行为有关;当激光器处于复杂动力学区域时,其频谱为连续谱,在连续谱上存在多个明显的峰,所对应的频率定义为特征频率,特征频率的大小不随注入光的强弱以及频率变化.     

反馈调腔CO_2激光器的稳定性和动力学行为

近几年来,激光器的不稳定性研究引起人们极大兴趣,CO_2激光器在合适的压力下满足绝热近似条件。这样,描述场、原子及反馈系统的方程组构成一个不稳定系统,本文提出该系统的物理及数学模型。稳定解表明当足够强的反馈及初始失谐下,输出光强相对于泵浦成双稳态。线性稳定性分析表明,该系统失稳必须要求反馈系统的弛豫速率大于粒子数反转的弛豫率。我们得到2P、4P及混沌波,其基频与线性稳定性分析基频基本相合。本文的分析结果亦适用于其它的单模激光器(红宝石、YAG、半导体激光器)。     

电反馈半导体激光器的稳定性

本文分析了电反馈(NFFB)半导体激光器(ILD)的稳定性,并研究了其调制和噪声特性的改善。     

外部光反馈半导体激光器的结构优化研究

通过构建外部光反馈半导体激光器的理论模型,并结合激光器速率方程和噪声理论,讨论并优化了增益芯片和光纤光栅外腔各参数在不同电流下对器件频率噪声和相对强度噪声的影响.模拟结果表明:通过改变电流并对有源区尺寸、光纤光栅结构和耦合效率等参数的调整,在理论上可以将器件的频率噪声降低5×108 Hz左右,相对强度噪声降低8 dB/Hz左右.该研究将为低噪声、窄线宽外部光反馈激光器的实验研究提供理论指导,同时也对其他结构的外腔激光器噪声特性的研究有着借鉴意义.     

相位共轭反馈半导体激光器混沌动力学

本文研究了相位共轭反馈对半导体激光器的动力学行为的影响。结果表明，在弱反馈条件下，系统处于稳态;增加反馈量，系统由周期经周期三、周期四进入混沌。当相位共轭反馈量一定时，通过改变注入电流的大小，可以达到所期待的周期或混沌状态。     

半导体激光器的光学反馈干涉及传感应用

分析和讨论了激光反馈干涉现象 ,根据半导体激光器的反馈干涉理论 ,研究了反馈干涉模型及其信号的调制和解调方法 ,介绍了典型的传感应用。理论和实验表明 ,激光反馈干涉的理论不同于传统干涉 ,信号处理方法也有其特点。半导体激光器的光学反馈干涉系统具有结构简单、光路易准直、无需附加器件的特点 ,因而能够发展成小型、在线测量和过程控制的传感器 ,测量距离、位移和速度 ,在微机械、光学工程等领域具有应用前景。     

外部弱光反馈对半导体激光器IM谐波失真的抑制

本文研究了已调外腔半导体激光器(LD)谐波产生的原因,指出了在适当的条件下,外部光反馈可以改善LD的谐波失真。     

半导体激光器的外光学反馈效应的理论分析

本文研究了半导体激光器的外光学反馈效应，应用Lang-Kobayashi方程，分析求解了半导体激光器在外腔反馈条件下激光频率和光强的输出变化特性。     

单段式分布式反馈半导体激光器光学锁相环研究

单段式分布式反馈(DFB)半导体激光器的频率调制相位响应曲线在0.1~5 MHz之间,且具有180°的相位反转,其作为从激光器的光学锁相环(OPLL)结构难以实现锁相。为解决单段式DFB半导体激光器的锁相问题,在单环反馈回路中加入可调超前移相功能电路和可调增益功能单元,并优化相移参数,实现MHz量级线宽DFB激光器相位的锁定。改进后OPLL在锁相状态下的残余相位噪声为0.012rad2,激光器线宽从2 MHz压窄到10kHz。研究了反馈环路的环路增益对OPLL锁相性能的影响,并给出了最优的环路增益控制参数。     

自差型光电反馈半导体激光器的稳定性

本文讨论了自差型光电反馈(OEFB)半导体激光器的稳定性,给出了稳定运转的条件,分析了反馈参数对稳定性的影响。     

基于半导体环形激光器的光反馈动力学研究

为了研究半导体环形激光器在外部交叉光反馈情况下的非线性动力学特性, 基于环形激光器的速率方程, 采用数值仿真的方法, 得到了各种反馈参量下的时间序列及功率谱, 并研究了反馈系数对混沌带宽及时间延迟特性的影响。结果表明, 在各种不同外部反馈参量的情况下, 环形激光器展现了单周期、多周期、低频反相波动以及混沌态等丰富的动力学态; 在对称光反馈时, 可得到最大为3.7GHz的混沌带宽; 在时间不对称光反馈时, 产生的混沌信号的时延特征被很好地抑制。该研究结果可为环形激光器的实际应用提供一定的理论参考。     

反馈调Q CO_2激光器的光学多稳性

建议将一电光调制器插入到CO_2激光器的谐振腔中反馈调节激光器的Q值,理论分析与数值计算的结果皆表明了泵浦速率和腔内激光光强之间的多稳性。     

反馈光注入半导体激光器复合腔模的稳定性

利用渐进稳定性分析的方法研究了小注入电流条件下反馈光注入半导体激光器的复合腔模(ECM)的稳定性,并提出对应于所有的复合腔模在相空间内存在一个模式稳定区域,复合腔模出现在该模式稳定区域内的概率远大于出现在该模式稳定区域外.通过求解复合腔模的鞍结分岔及霍普夫分岔边界条件并计算载流子浓度的庞加莱截图,验证了模式稳定区域的存在.数值计算的半导体激光器载流子浓度的分岔图验证了在小注入电流条件下渐进分析的可靠性.     

相位共轭光反馈下半导体环形激光器的动力学

利用双模行波模型,数值研究了半导体环形激光器(SRL)在相位共轭交叉光反馈下的非线性动力学特性.研究发现,当两个模式的相位变化不同步时,SRL表现出低频反相振荡,其振荡周期随着反馈时间的增大逐渐增加.而对于相位变化同步的情况,通过改变注入强度,SRL可输出单周期态、多周期态和混沌态.利用自相关函数识别了产生的混沌信号的时延特征(TDS)并利用功率谱技术计算了相应的带宽,发现TDS随着反馈强度的增加先逐渐减小再增大,而带宽随着反馈强度的增加呈近似线性增加.这说明通过恰当调节反馈强度,混沌信号的TDS可以被较好地抑制,该信号可应用于安全保密通信和随机数产生中.     

基于外部光反馈的双偏振光纤激光器拍频相位噪声抑制

以光纤光栅作为反射镜,将双偏振光纤激光器的一小部分输出光经光纤延迟线延迟后再反馈回激光腔,降低了拍频信号的相位噪声。结果表明:反馈时间越长,噪声降低的幅度越大。以50m长的单模光纤作为延迟线,降低了双偏振光纤光栅激光器拍频信号20dB以上的相位噪声,在10kHz偏移处相位噪声达到-92dBc/Hz的水平;光反馈的偏振态对外部光反馈系统的噪声抑制能力有影响,并对双偏振光纤激光器的拍频频率有微弱的调谐能力。     

具有一级光栅的980nm大功率宽条分布反馈激光器

为了达到较高的泵浦效率及波长稳定性,制备了980nm宽条形分布反馈半导体激光器。利用纳米压印技术制备了周期为148nm的一级内置光栅。器件发光条宽为90μm,腔长为2mm。在连续工作条件下,器件的最大输出功率达到1.2W以上,斜率效率为0.7W/A,中心波长随电流和温度的漂移系数分别降至0.19nm/A和0.064nm/K,波长锁定的温度范围达到50℃。