光反馈对光纤光栅外腔半导体激光器特性的影响

主要研究了外加光反馈对光纤布拉格光栅外腔半导体窄线宽激光器特性的影响。在研究温度对光纤光栅外腔半导体激光器激射波长影响的基础上,设计了强度可调的外加光反馈系统,并利用延时自外差法测试外腔半导体激光器的线宽,从实验上分析了不同强度的外加光反馈对外腔半导体激光器线宽和噪声的影响。实验结果表明,在外加光反馈强度逐渐增强的过程中,激光器线宽逐渐变窄。当反馈比为-22dB时,激光器线宽被压窄至原始线宽的15%。与此同时,在相同的反馈变化下,激光器的相对强度噪声开始无明显变化,直到反馈比达到-27dB。再继续增大反馈强度,相对强度噪声显著增大,激光器内部发生相干崩塌。     

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。     

基于腔内光放大器结构的光纤激光器噪声抑制方法

设计了一种将半导体光放大器耦 合于光纤激光器腔内的结构,以抑制光纤激光器的相对强 度噪声。基于半导体光放大器的增益饱和效应,将光纤 激光器在弛豫振荡峰处的相对强度噪声抑制了30 dB。更进 一步地,通过腔内的放大器结构使得放大器内部的光学 强度达到一个稳定态,最终使得激光器的频率噪声没有因 光放大器的加入而产生劣化。     

外光反馈下VCSELs噪声灵敏性的理论研究

从速率方程出发，仿真得到VCSELs在不同腔体结构、自发辐射因子和线宽限制因子情况下，相对强度噪声随外光反馈水平的变化规律。结果表明：减小电流孔径或线宽增强因子可以降低VCSELs对外光反馈的灵敏性，改变自发辐射因子对此影响不大。而传统边发射激光器不属于微腔结构，对外光反馈的抑制能力较弱。     

基于FBG选频的低噪声窄线宽单频光纤激光器

采用未泵浦掺铒光纤作为饱和吸收体压缩线宽,窄带高反光纤光栅作为波长选择器件,通过偏振控制器和偏振相关隔离器控制环形腔中行波的偏振态,利用反馈电路控制980 nm泵浦源的输入电流,以减小铒离子的弛豫振荡对光强波动带来的影响。研制的光纤激光器线宽小于8 kHz,相对强度噪声（RIN）10 kHz内小于-100dB/Hz,1 kHz处1 m程差干涉仪的相位噪声小于-120 dB/（Hz）^1/2,长时间监测无跳模现象,输出激光功率稳定。     

单纵模多环形腔掺铒光纤激光器及其稳定性

介绍了一种多环形腔结构(MRC)的单纵模(SLM)掺铒光纤激光器(EDFL).这种激光器通过在主环形腔中插入充当模式滤波器的三个长度不等的无源次级环形腔,并结合腔内光纤布拉格光栅(FBG)形成多环形腔掺铒光纤激光器结构,多环形谐振腔可保证激光器的单纵模输出。讨论了使激光器运行在单纵模状态的谐振腔理论。同时,为了提高系统输出的频率稳定性,采用外光注入方法有效地抑制了模式跳变和拍噪声,改善了输出谱特性。实验得到在1550.225nm处输出功率约3.6dBm,信噪比(SNR)>35dB的单纵模输出光,且测得线宽小于500Hz.     

相对强度噪声对微波光子链路性能影响规律研究

激光器的相对强度噪声(RIN)在微波光子链路中转换为噪声功率,进而影响链路的动态范围.文章建立了基本结构的非相干和相干微波光子链路的动态范围(SFDR)模型,并通过仿真对比分析了激光器的RIN对这两种链路结构的影响.在光器件的性能水平较低时,非相干微波光子链路能获得更大的SFDR;随着光器件性能水平的提升,相干微波光子链路的SFDR将超过非相干微波光子链路.而在目前典型的器件参数条件下,两种链路的理论SFDR都能达到120 dB·Hz2/3左右.     

186 MHz低幅度噪声掺铒光纤飞秒激光器

飞秒激光器是激光频率测量系统——飞秒光梳的核心部件,其噪声、重复频率、脉冲宽度、光谱等参数决定了它在应用中的表现。报道了用于9.2GHz基于光学腔超稳微波源的掺铒光纤飞秒激光器的研制。该激光器采用环形腔结构,重复频率为186MHz,直接输出功率为120mW,光谱中心波长为1550~1600nm。采用动态信号分析仪测试了双边带噪声功率谱,结果显示:研制的飞秒激光器自由运转时,1 Hz处双边带幅度噪声为-118dBc/Hz,在10Hz到100kHz频率范围内幅度噪声小于-130dBc/Hz。     

外腔半导体激光器中的Chirp效应及噪声功率谱密度

本文从外腔半导体激光器修正的速率方程出发,导出了在存体激光器的相位噪声,强度噪声的功率谱密度以及在直接电流调制下的C腔、强反馈可以在很大程度上降低半导体激光器的噪声。     

基于全光栅光纤的超窄线宽随机光纤激光器

设计并验证了一种采用全光栅光纤(AGF)作为随机反馈介质的窄线宽随机光纤激光器(RFL)。基于相位掩模法在利用拉丝塔在线制作的单模光纤纤芯上连续刻写长度为0.3mm的布拉格光栅(FBG)约4.3×105支,制作了长度为130m的AGF。利用光学环形器将AGF接入由掺铒光纤放大器、光纤隔离器和窄带光滤波器组成的环形激光腔中,构成环形RFL。结果表明,通过窄带光滤波器选模,基于AGF的RFL输出连续单模激光的最大功率为1.26mW,阈值电流为75mA,斜率效率为56%。抽运电流恒定为100mA时,基于AGF的RFL线宽为1.25kHz,光信噪比为75dB。当频率为1kHz以上时,激光器输出的相对强度噪声达到-90dB。相较于传统基于分立FBG的RFL反馈腔,基于AGF的RFL反馈腔具有更多的随机反馈点和更均匀的随机性,有利于RFL获得更窄的线宽。     

基于半导体激光器窄线宽光子微波信号获取

为了研究光注入半导体激光器(SL)产生的光子微波信号的性能, 基于SL的速率方程和光纤布喇格光栅(FBG)滤波理论, 采用数值仿真的方法进行了理论分析, 得到了各种注入参量下的光谱、功率谱和线宽, 并讨论了反馈参量对微波线宽的影响, 考虑到光注入下产生的微波线宽较宽, 进一步引入FBG光反馈窄化了微波信号的线宽。结果表明, 当SL仅在光注入作用下时, 通过改变注入参量, 可实现微波频率连续可调谐和微波强度最大化; 微波线宽随着反馈强度的增加逐渐变窄, 通过适当调节反馈参量可将微波线宽压缩到10kHz以下。该研究结果可为半导体激光器在光生微波中的应用提供一定的理论参考。     

Wavelength Selector External Cavity Laser Diode by Fiber Switch

A Fabry–Perot laser diode coupled to a single-mode fiber Bragg grating has the ability to emit a single longitudinal mode. In this paper a wavelength selector source based on a mechanical fiber switch used to change the Bragg grating in front of the laser diode is investigated. The external laser wavelength is changed. Critical coupling exists between the two fiber ends of the switch, which leads to the creation of a parasitic cavity inside the laser cavity. The aim of this work is to optimize the coupling ends of a single-mode fiber switch with respect to coupling efficiency and afterward measure the laser output power variation and spectrum to check their optical feedback characteristics on the relative intensity noise. Typical emission performance is a power of −2.5 dBm with a SMSR of 43 dB and a RIN of −146 dB/Hz.     

外腔长度对FBG-ECL输出特性的影响

根据光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)的等效腔模型,讨论了外腔长度对FBG-ECL的调制特性、线宽以及强度噪声的影响.指出增大外腔长度可以使FBG-ECL具有很窄的线宽,非常适合应用在相干光通信系统中.同时发现,外腔长度的增大也将导致强度噪声、调制特性的恶化,外腔的选择对FBG-ECL应用在不同光通信系统中十分重要.     

基于FBG-ECL的波长转换器消光比特性的研究

作为自动交换光网络中的核心器件,全光波长转换器将在全光通信系统中发挥重要作用.根据光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)实现波长转换的理论模型,重点研究了该波长转换器消光比特性,分析了工作电流、输入信号光功率、波长间隔对消光比的影响,并利用自行搭建的基于FBG-ECL实现波长转换的实验平台进行了实验分析,发现理论分析结果和实验数据是吻合的.这对于优化基于半导体激光器的全光波长转换器有重要参考价值.     

光电反馈抑制掺铒光纤激光器的低频强度噪声

通过光电反馈电路对掺铒光纤激光器的中低频噪声进行了抑制。根据速率方程理论,分析了影响掺铒光纤激光器强度噪声的因素,通过电路仿真分析优化反馈电路参数,重点讨论反馈信号的相位对噪声抑制的影响。实验表明：激光器的低频(小于20KHz)强度噪声平均降低了10dB,中频弛豫振荡峰处（30KHz附近）抑制达35dB,并且克服了光电反馈抑制强度噪声使弛豫振荡峰向高频移动,导致高频噪声增大的问题。优异的噪声特性使光纤激光器在光传感领域具有很高的实用价值。     

单频激光宽频段频率和强度噪声测量技术

报道了一种mHz至MHz宽频段激光噪声的规范测量技术。通过研制基于迈克耳孙光纤干涉仪的相关延时自外差频率噪声测量装置和具有定标功能的光外差拍频测量装置,结合频谱分析仪和快速傅里叶变换分析仪等标准仪器,规范地测量出了单频激光在mHz至MHz宽频段内的频率和强度噪声特性,并验证了测量结果的准确性。该测量技术有望应用于引力波探测和精密测量等应用中的激光噪声评估。     

Characteristics of a semiconductor laser coupled with a fiber Bragg grating with arbitrary amount of feedback

Stationary characteristics (such as laser frequency at threshold, light-intensity curve, etc.) and relative intensity noise of laser diodes coupled with an external Bragg reflector are studied for arbitrary amount of optical feedback. We put the stress on the interplay between external and internal cavities when the feedback strength is increased. For strong feedback, new stationary solutions that do not exist in the case of conventional feedback appear, while the ellipse, which usually contains the modes and so-called antimodes, collapse in the plane frequency-gain. Finally, analytical expressions are compared with numerical results obtained through a new approach that uses Green functions.     

DBR单纵模光纤激光器波长温度调谐

报道了采用DBR方式,利用8 mm的高浓度掺Yb3+单模光纤,实现了波长为1 064 nm的单纵模调谐激光稳定输出的实验结果。该DBR谐振腔有效腔长为16 mm,输出最大功率为7.4 mW,通过半导体制冷器温控改变谐振腔的温度,实现了0.824 nm的单纵模无跳模调谐。采用光纤外差法,并利用低损耗环形器和光纤反射镜倍增延迟线长度提升测量精度的方式,测量得到激光最大线宽为4.4 kHz。单纵模激光的弛豫震荡峰位于900 kHz处,其相对强度噪声为-110 dB/Hz,当频率大于1.5 MHz时相对强度噪声为-145 dB/Hz。     

激光光纤传输中远端相位噪声的测量与控制

在稳频激光的光纤传输中,光纤本身引入的相位噪声影响到激光频率的稳定性,造成激光光谱的展宽。介绍了光纤相位噪声的测量及如何通过反馈控制在光纤远端消除这一噪声。建立了消除光纤相位噪声的实验系统,测量了一段30 m裸光纤引入的相位噪声,并采用反馈控制在光纤的远端消除这一噪声,将光纤造成的1 kHz谱线展宽减小到1 Hz以下。还分析了将相位检测中解调出来的噪声电压转换成相位噪声的问题。