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.     

基于数字滤波的半导体激光器温控系统设计

为了使光收发模块发射光波长稳定,突破现有半导体激光器温控系统大都采用模拟器件实现的常规设计,提出了一种基于数字滤波方式的控制方案,采用数字信号处理方式,以固件形式实现了半导体激光器温度控制。通过理论分析和实验验证,取得了采用该方案的光收发模块在应用温度范围内的发射波长变化数据。结果表明,该系统性能稳定,温度控制精度达0.053℃。     

基于半导体激光器高精度恒温系统设计

为了在宽温环境中保证半导体激光器能够稳定地输出功率和波长,针对半导体激光器体积小、重量轻及对温度稳定性要求高等特点,在采用负温度系数热敏电阻作为温度传感器并对其输出信号进行处理的基础上,设计了基于微控制单元的半导体激光器温度控制系统,并在软件上采用了直接比例积分微分算法等方法。通过微控制单元调整输出调制信号脉宽和幅值,从而改变半导体致冷器的驱动电流的大小和方向,并进行了相应理论分析和实验验证,可知半导体激光器工作温度稳定在25℃左右,且温度稳定精度为±0.1℃。结果表明,该高精度温度控制系统在宽温环境中控制精度高、响应速率快,优于其它同类产品。     

光子通信可调谐半导体激光器

本文详细地讨论了可调谐半导体激光器的种类、工作原理及其特性。同时也阐述了快速、单频、窄线宽以及频率啁啾。     

集成式可调谐半导体激光器及其封装

为适应于光通信网络发展的需要,业界已开发出可调谐半导体激光器,光功能的高效率集成封装可提高耦合效率,还可减少成本。文章介绍了几种集成式可调谐半导体激光器及其封装技术。指出可调谐激光器的发展趋势是集成化和模块化。     

可调谐外腔半导体激光器研究进展

可调谐外腔半导体激光器具有线宽窄、调谐范围宽、单模输出、输出功率高等优良特性,在白光干涉测量技术、波分复用系统、相干光通信、光纤传感等领域有着广泛的应用。文章首先介绍了可调谐外腔半导体激光器的基本原理以及各种典型外腔结构的调谐机理,然后根据外腔结构阐述了各种可调谐外腔半导体激光器的最新研究进展,分析了不同外腔结构的优缺点,最后对可调谐外腔半导体激光器的不足进行了总结,展望了其未来发展趋势。     

可调谐激光器波长控制

文章介绍了可调谐激光器的波长调节及稳定控制的设计方法,并通过试验验证了其可行性.该设计由温度控制、偏置电流控制及锁波电路3部分组成,温度控制粗调波长,偏置电流控制微调波长,而锁波电路主要是针对外界温度发生变化时提供反馈.它适用于温度控制型分布反馈式 (DFB)可调谐激光器的外围电路设计.     

可调谐半导体激光器的高精密驱动电源与稳频设计

介绍了一种新型实用的半导体激光稳频系统,主要包括精密控温电路、精密控流电路和激光稳频电路.对电路原理进行了讨论,给出了具体的参考电路和测量结果.结果表明控温电路的控制精度达到1 mK,使得由于温度影响导致的频率漂移小于3.8 MHz,控流电路的控制精度为1 μA,使得由于电流抖动引起的频率抖动小于1 MHz,控温,控流电路与稳频电路组成的半导体激光稳频系统能够很好地将频率稳定于原子跃迁线上.所设计的稳频系统精度高、调节方便,可用于激光精密长度测量、化学精密检测和激光冷却等.     

基于Littrow结构的可调谐半导体激光器

市售的商用半导体激光器由于其线宽宽、抖动和漂移大等缺点,不能满足离子阱中单个钙离子的激光冷却和精细测量实验的要求。因此,制作了一台可调谐的Littrow结构的半导体激光器(ECDL).该激光器的自由光谱程为1.5GHz,通过精细调节光栅的角度,激光的波长可以覆盖775~785nm.该激光器的线宽约为2.5MHz,抖动为3~4MHz,30min内的漂移约为50MHz,这些指标优于商用的DL100半导体激光器,为下一步用于单个钙离子的激光冷却和精细测量所需要的397nm和866nm激光器的制作提供了条件。     

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.     

高精度半导体激光器温控系统的设计与实现

为了使半导体激光器辐射波长和发光强度的稳定性不受环境温度的影响,设计了一款高精度半导体激光器温控系统。采用AD620和LTC1864芯片设计了温度采集电路,用MAX1968和LTC1655设计了温度控制电路,而用TMS320F2812实现对整个系统的精确控制;提出了自适应模糊比例-积分-微分控制策略并完成了软件实现。在环境温度约15℃时,分别设定25℃和20℃进行试验,温度控制精度达±0.05℃。结果表明,该温控系统响应速度快、稳定性高。     

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。     

Design of widely tunable semiconductor three-branch lasers

We describe the design and operating principles of the new, widely tunable, three-branch semiconductor Y3-lasers, which we have demonstrated recently. This multibranch tunable laser structure is formed by a cascade of Y-junctions and uses a geometrical tuning leverage to achieve wide-range discrete frequency tuning. Y3-lasers have demonstrated experimentally a tuning range of 45 nm (5.6 THz) and access to 50 frequency channels, with potential access to more than a 100 channels. Among the important issues discussed in this paper are the Y3-laser structure, mode selection of the Y3-laser filter, laser side-mode suppression, number of accessible channels, tuning range, and the tuning mechanism of the Y3-laser. A specific design example is also presented. The simplicity of Y3-laser fabrication and the powerful digital channel-access control make these lasers important electronically-tunable sources for multichannel wavelength-division-multiplexed (WDM) optical communication networks     

一种高精度激光器温控电路的设计

为了保持光收发模块发射光波长的稳定,采用半导体热电制冷器对模块中激光器温度进行控制的方法,设计了以热电制冷器为核心的具有高采样精度和快速响应速度的温度控制电路,并进行了理论分析和实验验证,取得了使用本电路的样品模块在应用温度范围内的发射波长变化数据。结果表明,优化后的热电制冷器温控电路具有良好的性能,能够快速准确地控制激光器温度,将发射光波长的变化精确锁定在20pm范围之内。设计完全满足实际应用要求。     

基于DRV595的激光器恒温控制系统

半导体激光器的输出波长和功率随温度变化而变化,为了确保激光器工作性能,须对其进行恒温控制。采用脉冲宽度调制功率驱动器DRV595驱动半导体制冷器的方法,设计了一种双向大电流输出的高精度温度控制系统。在S域对系统进行了建模分析,搭建经典比例-积分-微分控制器,采用桥式采样电阻,纯硬件电路实现,结构简单,省掉了数字控制器的复杂软件编写。在常温试验中取得了±0.03℃的控制精度,DRV595集成脉冲宽度调制和双向MOSFET,输出电流最大为±4A。双向电流驱动半导体热电制冷器,实现了无死区控制。结果表明,脉冲宽度调制方式驱动和低输出级电阻大大降低了功率耗散。该系统工作稳定、功耗低、控制精度较高,具有实用价值。     

Design of widely tunable semiconductor lasers usinggrating-assisted codirectional-coupler filters

The analysis and design of widely tunable semiconductor lasers using grating-assisted codirectional-coupler filtering in a vertical twin-guide structure are considered. An orthogonal coupled mode formalism is applied to obtain the important design parameters for the filter. It is shown that there is a tradeoff between tuning range and spectral purity when using this type of filter as an intracavity mode selector. Practical laser structures are presented, and design considerations and limitations are discussed for GaAs and InP material systems with lasing wavelengths around 0.98 and 1.55 μm, respectively     

高稳定性半导体激光器功率控制电路设计和测试北大核心CSCD

有些飞行器的表面安装有基于半导体激光器模块的激光信标系统,用于发出指定功率的稳定光束来配合地面光电系统对激光信标的捕获、识别和跟踪。针对该激光信标系统在宽温度范围下的高功率稳定性需求,设计了两种半导体激光器模块功率控制电路,分别对激光输出功率进行闭环控制和开环控制,采用国产和进口的激光器分别测试了两种控制电路在高低温下的功率控制效果,测试结果表明定电压开环控制电路的控制效果优于定功率闭环控制电路。