用传输矩阵法分析取样光栅半导体激光器调谐特性

本文利用传输矩阵法分析了取样光栅DBR半导体激光器的调谐特性     

利用传输矩阵法分析取样光栅DBR半导体激光器

取样光栅DBR(SGDBR)激光器是目前光通讯中最有应用前景的可调谐激光器之一。利用传输矩阵法模拟了取样光栅DBR半导体激光器的光谱特性。计算中,把取样光栅DBR半导体激光器的增益区、位相区和取样光栅DBR看成基本单元。而每一个基本单元都可以看作一个普通的双端口器件。其传输特性用一个2×2复矩阵表示。在阈值以下,对于有源区和取样光栅DBR的不同注入电流,发射光谱显示不同的输出特征。当有源区的注入电流为9.5 mA时,主模开始在1.553μm附近形成。当取样光栅DBR有注入电流时,主模形成的位置发生了变化,表现出可调谐的性质。同时,明显出现主模的有源区的注入电流发生变化。这种方法也反映了激光器的阈值条件。阈值电流为10 mA。     

V-I传输矩阵方法在布拉格光纤光栅分析中的运用

介绍了V-I传输矩阵方法用于布拉格光纤光栅的理论分析,该方法通过参量变换将相邻薄层间的界面矩阵退化为单位矩阵,从而大大提高了计算效率。从传输矩阵出发,数学上推导出耦合模方程,证明了该方法的正确性,有助于加深对V-I传输矩阵方法物理机制的理解。数值模拟分析发现V-I传输矩阵方法具有计算快速、简单明了的优点。最后还指出V-I传输矩阵方法仅适用于短周期光纤光栅,若要运用于长周期光纤光栅,需要进一步理论修正。     

传输矩阵法求解长短周期级联光纤光栅传输谱

基于光纤光栅的模式耦合理论,用传输矩阵法对长短周期级联光纤光栅的传输谱特性进行分析。先由耦合模方程分别得到长周期光纤光栅(LPFG)、连接光纤段和短周期光纤光栅(FBG)的传输矩阵,然后将它们相乘得到总的传输矩阵,最后再结合边界条件求得长短周期级联光纤光栅(CLBG)的传输谱。进一步对CLBG的传输谱进行了数值模拟,并通过实验进行了验证。实验结果表明,CLBG的传输谱中出现了由纤芯模和包层模耦合形成的两个谐振峰,与模拟计算的结果一致,证明了传输矩阵法求解CLBG传输谱的可行性,为CLBG在多参量传感和测量领域的广泛应用提供了理论支持。     

传输矩阵法分析一维光子晶体的传光特性

利用传输矩阵方法研究了光在一维周期性介电材料中的传播特性，并通过计算机进行数值计算得出，两种材料的介电常数相差越大，禁带宽度越宽。     

基于传输矩阵法的纵向啁啾体光栅衍射特性

为了研究纵向啁啾体光栅的光谱衍射特性,采用传输矩阵方法进行了分析,研究了光栅的厚度、折射率调制系数和啁啾波长范围对纵向啁啾体光栅中心衍射效率的影响。结果表明,随着光栅厚度的增加,中心衍射效率随之增大;随着光栅折射率调制系数的增大,中心衍射效率也随之逐渐增加;而随着啁啾波长范围的增大,纵向啁啾体光栅的中心衍射效率则逐渐减小。此研究结果对大尺寸啁啾体光栅的设计制作有一定的参考价值。     

相移对级联长周期光纤光栅传输特性的影响

基于耦合模理论,采用传输矩阵法分析了相移对级联长周期光纤光栅传输特性的影响。研究表明,当级联光栅间相移量从0至π变化时,传输谱主阻带左边会出现一个小的阻带,且相移量越大,小阻带的幅值越大。当相移量增大到π时,小阻带幅值增大到与原阻带相当;当相移量从π增至2π时,传输谱主阻带右边会出现一个小的阻带,且相移量越大,小阻带的幅值越小。随相移量的增大,主阻带最大损耗峰对应的谐振波长向长波长方向偏移。调节相移量可灵活地改变主阻带最大损耗峰对应的谐振波长,为新型光纤光栅器件的开发提供新的视角和理论依据。     

DFB光纤激光器中相移光栅优化分析

相移光栅在光通信领域具有较高的应用价值,文中用传输矩阵法,详细分析了相移光栅中相移量,折射率调制深度,相移位置及光栅长度对相移光栅的影响,并结合相移光栅在DFB光纤激光器中的应用进行了分析。分析表明,实际制作DFB光纤激光器时,应根据实际应用场合,对相移光栅的相关参数进行设计,从而提高光纤激光器性能。     

微结构相移光纤光栅的反射谱特性分析

相移光纤光栅作为一种透射型滤波器,在光通信和传感领域有着广泛的应用.文章介绍了一种基于光纤包层刻蚀技术的新型微结构相移光栅,利用光纤双包层理论分析了包层刻蚀深度和环境折射率对纤芯基模有效折射率的影响,并将谐振理论与传输矩阵法相结合,详细分析了刻蚀深度、刻蚀宽度和刻蚀位置与微结构相移光纤光栅的反射谱之间的关系.     

Microwave V-I transmission matrix formalism for the analysis of photonic circuits: application to fiber Bragg gratings

We propose the use of V-I matrices well known in microwave engineering to the analysis of photonic devices, especially those based on multilayer dielectrics. As an application we present a novel fast effective index method for the analysis of fiber Bragg gratings based on the use of V-I transmission matrices. It combines the exactitude of traditional effective index methods and the speed of coupled-mode methods.     

均匀非均匀光纤光栅反射谱透射谱特性研究

文中阐述了光纤光栅的分类以及它们的特点和应用,根据光的耦合模理论应用MATLAB仿真均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率特性和非均匀啁啾光纤光栅反射率透射率特性,研究得到均匀周期布喇格光纤光栅和非均匀啁啾光纤光栅的反射率、透射率与光栅长度L成正比,L＝10mm时反射率和透射率接近100％,对比得到均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率,啁啾光纤光栅具有较宽的反射谱透射谱。研究结论为均匀非均匀光纤光栅器件制作提供理论依据。     

Modulated single-longitudinal mode semiconductor laser and fiber transmission characteristics at 1.55 µm

A laser light injection technique was studied to realize a semiconductor laser transmitter oscillating in a 1.55 μm single-longitudinal mode. When -15 dBm optical power was injected into the directly modulated laser, no dispersion degradation was observed in the error rate characteristics after transmitting through 44.3 km single-mode fibers at 100 Mbits/s. Effective gain coefficientg-alpha, measured by the light injection method, was 45 cm^-1near threshold. As this gain was sufficiently saturated at the -15 dBm injection power, undesired longitudinal modes in the modulated laser were suppressed.     

掺镱双包层光纤光栅激光器输出特性的研究

通过对泵浦源LD的温度控制,研究了不同温度对泵浦源波长以及光纤激光器输出特性的影响。利用熔接在掺镱双包层光纤两端的光纤光栅作为光纤激光器的谐振腔,采用锥度光纤耦合的方法实现了5.1W的单模激光输出,输出波长1100nm,最大转换效率63%。     

Tunable dual-wavelength-switching fiber grating laser

We report a tunable dual-wavelength-switching fiber grating laser by exploiting the large homogeneous gain broadening in erbium (Er)-doped fiber to suppress simultaneous lasing. Wavelength switching was accomplished through a novel design which has two overlapping cavities sharing a single-gain medium. The loss corresponding to one of the lasing wavelengths can be modulated via an optical chopper. Output power of about 6 mW and extinction ratio up to 50 dB were observed. The lasing wavelengths were tunable and switching was demonstrated for wavelength separations ranging from 0.35 to 23.5 nm     

Er-Yb共掺光纤光栅光纤激光器

提出了一种用两个完全相同的光纤光栅作谐振腔的Er-Yb共掺光纤激光器,并对其输出与温度特性进行实验研究,给出了Er-Yb共掺光纤的自发辐射谱及光纤光栅的透射谱,讨论了光纤光栅工作温度对激光器输出中心波长的影响.实验结果表明激光器的温度稳定性较好.     

光纤光栅外腔半导体激光器波长调谐方法研究

可调谐光纤光栅外腔半导体激光器（FBG-ECL）激射波长由光纤光栅布喇格波长决定,调谐光纤光栅布喇格波长可以改变激光器的激射波长.重点介绍采用轴向应力、径向应力和温度对光纤光栅布喇格波长的调谐.布喇格中心波长的偏移与轴向应力、径向应力和温度等变化量均呈极好的线性比例关系,且在较大的测量范围内一直保持线性关系.详细说明了光纤光栅外腔半导体激光器采用这三种方法调谐时的特点、适用范围,并对它们的性能进行了比较,给出在不同条件下适合的调谐方法.     

A multi-wavelength fiber laser based on superimposed fiber grating and chirp fiber Bragg grating for wavelength selection

In this paper, a new type of multi-wavelength fiber laser is proposed and demonstrated experimentally. Superimposed fiber grating (SIFG) and chirp fiber Bragg grating (CFBG) are used for wavelength selection. Based on gain equalization technology, by finely adjusting the stress device in the cavity, the gain and loss are equal, so as to suppress the modal competition and achieve multi-wavelength lasing at room temperature. The experimental results show that the laser can output stable multi-wavelength lasers simultaneously. The laser coupling loss is small, the structure is simple, and it is convenient for integration, so it can be widely used in dense wavelength division multiplexing (DWDM) system and optical fiber sensors.     

积分法求解长周期光纤光栅透射谱研究

基于光纤光栅的模式耦合理论,用德拜势能法对纤芯、包层内的电磁场进行矢量分析,得到纤芯及各包层中的各矢量场分量的表达式,求解出纤芯和包层模的耦合常数和有效折射率后,利用数值积分的方法通过求解耦合模方程得到光纤光栅的透射率。积分法是一种较为精确的求解透射谱方法,为长周期光纤光栅的优化设计和其在光纤通信、光纤传感领域的高精度测量提供理论依据。