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。     

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)     

环行腔掺铒光纤激光器调谐实验研究

本文自行设计环行腔可调谐光纤激光器,研究环行腔掺饵光纤激光器的调谐技术,采用应力可调谐光栅进行实验,解决了光纤激光器普遍存在的泵浦光反射形成的回波影响问题和窄线宽激光输出功率与激光模式的矛盾,讨论了输出耦合比对调谐特性的影响,实现了窄带滤波和宽带调谐的双重特性,实现了窄线宽可调谐激光输出。     

工作在L-波段的可调谐环形腔掺铒光纤激光器

报道了一种波长调谐范围达 4 5nm的L 波段环形腔掺铒光纤激光器。利用偏振调谐的方法 ,可以使该激光器的工作波长在 15 6 0nm到 16 0 5nm范围内调谐 ,调谐范围几乎覆盖了整个L 波段。环形腔内用两段铒光纤作为增益介质 ,采用二次抽运方式 ,由一 980nm激光器抽运其中一段铒光纤产生的放大自发辐射作二次抽运源 ,再对腔内的两段铒光纤进行抽运 ,使它们的增益谱位移到L 波段 ,获得稳定的激光输出。实验中还对环形腔输出耦合器的输出耦合比对激光功率的影响作了研究     

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.     

基于半导体光放大器的可调谐环形腔激光器的激光建立过程

基于半导体光放大器(SOA)的环形腔激光器可实现高达兆赫兹的高速调谐,在光纤通信和光纤传感领域有广泛应用。采用稳态模型和分段算法研究SOA自发辐射特性,并基于此分别讨论了使用高斯型滤波器和法布里-珀罗(F-P)滤波器的两种可调谐环形腔激光器,研究了激光建立过程的特性,包括输出光谱和输出光功率随绕行圈数的变化,讨论了波长调谐的速度。结果表明,F-P滤波器的环形腔可以更快建立激光振荡,便于实际高速调谐应用。     

基于半导体光放大器光纤环形腔的光数据包复制器的噪声特性研究

利用半导体光放大器(SOA)光纤环形腔实现重复周期准确、信号脉冲功率较大且几乎一致的光数据包复制.提出了一种注入非循环直流辅助光的方法,既有效抑制了放大自发辐射(ASE)噪声,又避免了环形腔内谐振.利用简化模型,从理论上对复制器输出噪声与信噪比(SNR)进行分析及仿真,得到复制器输出信噪比与复制次数的变化关系,并详细分析了注入直流辅助光功率及衰减系数对输出信噪比的影响.实验测得数据与理论结果一致.进一步对实验进行优化,在输出端口利用半导体光放大器对输出信号进行功率均衡,获得数据包信噪比下降小于3 dB且脉冲光功率几乎一致的15次以上复制.     

环形腔掺铒光纤激光器输出特性理论与实验研究

对由不同长度的掺铒光纤和不同分光比的耦合器构成的光纤环形腔激光器的输出特性进行了理论和实验研究。理论分析表明,激光器的输出功率、斜率效率与掺铒光纤的长度、耦合器的分光比有关,且存在最佳值。最后通过实验得到,在泵浦功率为120 mW,掺铒光纤的掺杂浓度为4 000 ppm下,最佳的掺铒光纤长度为3 m左右,最佳输出耦合比在80%附近,与理论分析基本一致。     

实现外腔半导体激光器连续调谐的两个基本要求

定量讨论了实现外腔式半导体激光器连续调谐的两个基本要求:同时改变外腔长度及光栅反射波长,半导体激光器(LD)端面镀减反膜。分析表明:前人给出外腔的可调整范围并非是实现最大调谐范围的必要条件,而是实现调谐连续性的一种可行选择。针对具体的减反射膜,对在ECLD上可能实现的连续调谐范围进行了研究。     

掺铒光纤环形激光器输出波长的研究

为了得到掺铒光纤环形激光器的激光运行波长与掺铒光纤长度和耦合比之间对应关系,基于3能级的速率方程采用解析方法进行了理论分析,并通过实验给予验证,分别取得了激光运行波长随掺铒光纤长度和耦合器耦合比变化的数据。结果表明,随着光纤长度的增加,激光的输出波长往长波方向移动,输出波长为1563nm 时输出功率最大,掺铒光纤最佳长度大约为11.5m,耦合比越大,激光的输出波长越短。这一结果对改变耦合比进行光纤激光器激光波长调谐的设计有很大帮助。     

输入信号消光比对光纤环形腔实现光信号复制的影响

首次从理论上推导利用光纤环形腔实现信号复制时输入信号消光比对环形腔输出信号消光比影响的定量关系,并在实验上观察到光信号中连续光基座引起复制信号消光比恶化的现象.实验测得了输入信号消光比对输出信号恶化程度的定量关系,与理论结果相符.通过减小连续光基座,实现了光纤环形腔对光信号的多次复制.利用掺铒光纤放大器(EDFA) 对环形腔进行功率补偿,及半导体光放大器(SOA)对输出信号进行功率均衡,实现了半功率复制10次以上.     

光纤环形腔半导体激光器弛豫振荡的分析

通过建立光纤环形腔半导体激光器的单模速率方程,用小信号方法讨论了弛豫振荡与环形腔长度的关系,以及直接电流调制下的调制响应与调制带宽。分析发现,在确定的参数下,存在环形腔长度的临界值。只有当环形腔长度小于该临界值时,激光器才发生弛豫振荡。     

基于半导体光放大器的光单稳态触发器

为实现全光缓存中的光读写控制和光逻辑判断,提出并实验验证了一种基于半导体光放大器(SOA)双环结构的全光单稳态触发器。此触发器的稳态与非稳态激射不同的光波长,状态间静态消光比超过40 dB,切换时间仅仅为1-2个环腔周期,控制信号光波长范围大。通过减小环腔长度可进一步减小两状态之间切换时间,并可作为光缓存的控制单元。     

基于半导体光放大器环形腔的全光频率倍增/恢复

提出了一种利用具有干涉作用的半导体光放大器(SOA)环形腔实现全光频率倍增/恢复的新方法,该方法同相关实验比较具有显著优势.数值结果表明:2.5 GHz的光脉冲序列注入SOA环形腔,可输出重复频率为5～25 GHz振幅均衡、与入射光偏振无关的光脉冲序列;SOA的偏置电流对SOA环形腔输出脉冲振幅的均衡度影响显著,对于基频为2.5 GHz和10 GHz输入脉冲序列分别存在一最佳的SOA偏置电流值;从传输速率为2.5 Gbit/s的27-1伪随机信号中可提取出重复频率为分别2.5 GHz和5 GHz的幅度均衡的时钟信号.     

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。     

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。     

选频滤波器负载外腔半导体激光器调谐特性的研究

本文分析选频滤波器负载外腔半导体激光器的调谐特性。从等效模型的受激条件出发,导出确定最大调谐范围的简单表达式,提出了计算在各种反馈强度下调谐曲线的方法,并解释近年来报道的有关实验结果。