注入电流对外腔半导体激光器边模抑制比的影响

考虑半导体激光器(SL)、光纤光栅外腔(FGE)二者的共同作用,在确定光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的激光纵模分布后,利用 FGESL满足的多模速率方程,研究了注入电流对FGESL边模抑制比的影响.数值模拟的结果表明:FGESL的边模抑制比(SMSR)随注入电流的增大总体上呈现上升趋势,但其变化过程中有波动,在短外腔时尤其明显.     

前端面反射率对外腔半导体激光器输出谱的影响

采用射线法,计及增益随波长的变化,导出了光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)输出谱的表达式.利用该表达式采用数值模拟理论研究了前端面反射率对光纤光栅外腔半导体激光器输出谱的影响.结果表明前端面反射率越小,外腔模越明显,边模抑制比相应的也越大.     

窄线宽可调谐外腔半导体激光器的研究

报道了窄线宽、可调谐外腔半导体激光器的一些研究成果．利用闪耀光栅作反馈元件,对市售的半导体激光器形成弱耦合外腔,改善了半导体激光器的性能,实现了光谱特性较好的窄线宽单模激光输出,其边模抑制比大于３０ｄＢ,线宽小于０．０６ｎｍ．最大输出功率为３５．４ｍＷ,总的光一光转换效率为４６％．通过调整光栅转角,得到１１．６６ｎｍ的波长调谐范围．     

脊锥比对锥形半导体激光器输出特性的影响

锥形半导体激光器是一种兼顾高功率高光束质量的光电子器件,但在高功率工作时易受非线性效应（如自聚焦和光丝）影响导致光束质量恶化。基于广角有限差分光束传播法（WA-FD-BPM）对总腔长为2 500μm锥形半导体激光器进行模拟研究,分析了脊形区与锥形区长度比例对其输出特性的影响。结果表明,脊形区的滤波效应是影响锥形半导体激光器光束质量的重要因素,可通过合理优化脊锥比实现输出性能的提升。当脊锥比为2∶3时输出性能最佳。研究结果可为后续锥形半导体激光器的设计提供参考。     

具有声光调制器的半导体泵浦单频环形激光器研究

了在半导体激光器泵浦的环形激光器中,利用声光调制器实现单纵模单向环行运行的机理,认为由于衍射光的多普勒频移而导致了行波腔中激光的单向运转,并进一步提出对ＡＯＭ不仅可以用角度调整还可以应用声频调整法以达到单向运转目的的新见解。以Ｎｄ：ＹＡＧ为增益介质,在４００ｍＷ的泵浦功率下,获得了２０ｍＷ连续单频激光输出,采用激光预激射技术,获得重复率为３０００Ｈｚ,脉宽５０ｎｓ、能量４μＪ／Ｐｕｌｓｅ的单频调     

Nd：YAG色心调制晶体消除混沌的理论与实验研究

本文在分析半导体浦Ｎｄ：ＹＡＧ激光器和腔内倍频Ｎｄ：ＹＡＧ激光器特点和进行混沌实验研究结果的基础上，提出一种在腔内引入Ｎｄ：ＹＡＧ色心调制晶体消除混沌的方法。给出了相应的实验装置和理论与数值分析，实验上得到了稳定周期输出。理论分析与实验结果的符合表明：腔内引入Ｎｄ：ＹＡＧ色心调制晶体的腔内倍频Ｎｄ：ＹＡＧ激光器能够实现混沌的消除。     

外腔半导体激光器的稳定特性分析

本文中对外腔半导体激光器的频谱稳定性进行了理论分析,考虑到外腔中光波的多次反射及其随机性对激光器的影响,得出了求解稳定性问题的简单公式,对于弱反馈和强反馈的情况都是适用的,并且成功地解释了实验中的一些现象。     

Yb:KYW激光飞秒脉冲振荡的稳定性研究

利用解释激活介质中非线性折射并修正ABCD矩阵的近似,确定了产生自锁模z-fold腔结构Yb:KYW激光器的腔参数的范围.利用产生最有效锁模的腔参数及涨落模型,进行了激光过程的数值模拟.在激活介质为1cm的KYW晶体中,对功率为6W,波长为982nm,光束截面为1cm×50μm的边带泵浦进行计算,结果表明:对于以上这些参数,自发现象可能发生,并且色散补偿允许有限带宽飞秒脉冲振荡.当自聚焦时间为130μs时,最短的脉冲连续时间大约为200fs,可与饱和增益半导体激光器相比,甚至更小.用双棱镜来确定的稳定的飞秒脉冲产生的负色散区域是(17000-42000)fs2.     

大功率GaAs基半导体激光器腔面膜一次性制备技术

大量研究表明,大功率半导体激光器失效的一个主要表现就是半导体激光器的腔面退化,而空气中的灰尘与腔面氧化变质是其主要诱因。使用了新型的镀膜机真空室内180°自翻转机构制备半导体激光器腔面膜,大大降低半导体激光器腔面在大气条件下的暴露时间。从过程上直接降低自然氧化物和杂质产生的几率,减少腔面自然氧化物的诱导缺陷和杂质的非辐射复合中心。从大功率半导体激光器腔面膜一次性制备实验的结果表明,该技术制备的半导体激光器外推寿命对比常规实验提高了12.56%,同时还有效的提高了器件的最大输出功率。     

半导体激光器自混合振动系统优化研究

为了优化半导体激光自混合振动测量系统,本文采用三镜腔理论模型,结合激光自混合振动测量的实验结果,利用数值模拟的方法对激光自混合振动信号进行仿真分析,获得了不同外腔耦合系数ζ(0.25×10-4～1.75×10-4)以及不同半导体激光器(LD)线宽展宽因子α(1～5)下自混合振动测量信号的时域特性。结果表明,较大的外腔耦合效率ζ和LD线宽展宽因子α能够获得信噪比更大、方向性更好的激光自混合振动波形。     

Time-Domain Traveling Wave Model of Single-Section Quantum Dot Mode-Locked Lasers with Optical Feedback

单区量子点锁模激光器的光反馈时域行波模型

肖雪芳^1,2,张泽旺^1,2,张秀甫³

（1厦门理工学院 光电与通信工程学院,厦门 361024;

2通信网络与信息处理福建省重点实验室,厦门 361024;

3康科迪亚大学 电子与计算机工程系,蒙特利尔 H3G 1M8, 加拿大）

摘 要：

TDTW模型通过在时域求解一维波动方程和载流子速率方程,可以更准确地描述半导体激光器的动态特性。在实际实验中,往往采用长光纤进行光反馈实验,对长外腔的研究具有较大的价值。然而,利用TDTW模型研究长外腔时,计算量急剧增加,因此在光反馈研究上往往采用的是延迟微分方程（DDE）模型,鲜见采用TDTW模型来研究半导体激光器光反馈的报道。

为更准确地描述半导体激光器的动态特性,本文对Rossi提出的TDTW模型进行研究分析,在此基础上得到一个适合研究单区量子点被动锁模激光器（QD MLL）光反馈特性的新模型。该模型克服了引入长外腔光反馈系统时TDTW模型计算量大幅度增加的问题。将光反馈下的时域行波模型和载流子速率方程相结合,得到单区量子点被动锁模激光器的脉冲变化。研究表明本文提出的新模型与实验数据吻合良好。本文研究了光在外腔的往返时间、局域光强调制对量子点被动锁模激光器的脉冲演化的影响。结果表明,当光从外腔往返的时间等于无反馈情况下被动锁模激光器的脉冲周期的整数倍时,将形成共振,此时脉冲序列的周期最短。结果还表明局部光强调制越强,脉冲序列的频率越高周期越短。

关键词：量子点结构,被动锁模激光器,光反馈

     

Ti:LiNbO_3光波导与半导体激光器的耦合

本文用高斯函数近似 Ti:LiNbO_3条状单模光波导模场分布,分析了半导体激光器与光波导耦合效率问题,给出了解析表达式并求出了获得最大耦合效率的透镜条件,并通过典型数值计算出耦合效率与各种偏差的关系.     

光注入控制的半导体激光器的混沌及其同步

利用数值模拟的方法研究了受控于注入光的半导体激光器的非线性动力学特性及其混沌同步。首先从振幅的时间序列图、频谱图和相图三个方面对倍周期分叉过程做了更为清晰、直观的分析,给出了光场极大值随光注入参数变化的分叉图,从中可以清晰地看到倍周期分叉、逆分叉过程以及所产生的混沌区域,在此基础上研究了受光注入扰动的半导体激光器的混沌同步。数值模拟表明两激光器达到了较好的同步。     

高亮度小芯径半导体激光器光纤耦合设计

为了获得高亮度的半导体激光器,采取6只单管半导体激光器芯片进行等光程排列,波长为940nm,芯片腔长3.5mm,发光区尺寸1μm×30μm,快轴发散角30°,慢轴发散角10°,功率为6W。设计光学系统,使合束光束BPP_(laser)BPP_(fiber),满足与小芯径50/125μm多模光纤进行高亮度、高效率耦合的要求。光纤输出亮度达到44.3MW/(cm~2·sr)。     

脉冲高功率LOC可见光半导体激光器的研制及波导特性的计算机分析

采用多层液相外延技术研制成了脉冲大光腔(LOC)可见光GaAlAs半导体激光器,其波长为718～780nm,两倍阈值工作时,单面输出峰值功率为4～5W。本文给出了器件的主要特性,并对其波导特性进行了计算机数值分析。推导出了适合大光腔结构五层泄漏平板波导的本征值方程,计算了传播常数,功率限制因子与有源层的厚度,波导层的厚度及复合光腔厚度之间的关系并进行了讨论。用计算机模拟方法给出了远场分布。分析结果与实验结果很好地相符合。     

五层结构大光腔可见光GaAlAs激光器波导特性分析

本文对五层结构大光腔可见光GaAlAs激光器的波导特性进行了计算机数值分析。推导出了适合大光腔结构五层泄漏平板波导的本征值方程,计算了传播常数、功率限制因子与有源层厚度,波导层厚度和复合光腔厚度之间的关系并进行了讨论。用计算机模拟方法给出了近、远场分布曲线。     

976nm 10W半导体激光器封装与耦合

光纤激光器在国外已经被广泛接受和使用,对相应的泵浦源976nm高功率半导体激光器光纤耦合模块提出了高可靠性的迫切要求。焊接质量直接影响着大功率半导体激光器的可靠性,焊接效果不好会直接导致激光器迅速退化。本文分析了半导体激光器封装热特性,采用Ansys软件对封装结构热特性进行模拟,通过实验与模拟结果对比分析,优化烧结工艺,获得了比较满意的焊装效果;通过理论分析得到高功率半导体激光器的单管耦合方案,最终得到耦合效率为90%的光纤耦合模块。     

Numerical analysis of semiconductor lasers with FBG external cavity reflectors

Numerical simulations based on a multimode rate-equation model is used to study the effect of fiber Bragg grating (FBG) external cavity reflectors on the performance of multimode semiconductor lasers. The factors affecting the relative intensity noise and the wavelength stable range are discussed. Design principles for the parameter selection of semiconductor lasers with FBG external cavity reflectors are given based on the numerical results.