基于保偏光纤光栅的低噪声外腔半导体激光器

研制了1550nm波段的窄线宽、低噪声混合集成外腔半导体激光器,将保偏光纤布拉格光栅(FBG)作为反馈元件与半导体增益芯片进行耦合,并利用FBG斜边处的大群时延特性将半导体激光器的线宽压窄。所得到的蝶形封装激光器原型器件实现了稳定的单纵模、单偏振激光的保偏输出,在1kHz处积分线宽为15.9kHz的输出功率≥30mW,洛伦兹线宽为4.85kHz,本征线宽为4.06kHz,相对强度噪声≤-155dB·Hz~(-1)@1 MHz,偏振消光比25dB,无跳模电流调谐范围≥8 GHz,无跳模温度调谐范围≥14 GHz,6h功率稳定度为1.7%,频率漂移量50 MHz。     

光纤布拉格光栅损耗特性的测量与分析

提出一种在线同步监测光纤布拉格光栅(FBG)损耗与折射率增长的方法,深入分析FBG的损耗特性在刻写时的演变过程,实验结果显示FBG的损耗系数α随耦合系数κ线性增长。为了优化FBG的损耗性能,采用损耗-耦合斜率系数α/κ衡量FBG损耗特性,结果表明:增加光纤与相位掩模板距离和使用0级衍射光衍射效率更强的相位掩模板均会使FBG的损耗-耦合斜率系数更大,这可能是与耦合系数无关的背景折射率增加所致;而且相比于载氢,采用载氘增敏方式可使FBG在1550nm附近的损耗-耦合斜率系数下降50%以上。     

金属化光纤光栅内应力的分析和实验研究

通过化学镀的方法,在光纤光栅表面得到了不同厚度的均匀金属镍镀层。由于材料热膨胀系数的差异,金属镍镀层将会在光栅内部形成内应力,这种内应力将随着镀层厚度的改变而改变。理论上分析了金属镀层的厚度对光栅中心波长漂移的影响,获得相关的理论曲线;实验上通过对化学镀镍全过程光纤光栅反射光谱的在线监测,获得了不同镀镍层厚度的光纤光栅中心波长的改变量,实验数据与理论分析结果吻合较好。     

半导体激光器阵列偏振特性及其与应力关系的实验研究

半导体激光器阵列(LDA)封装过程中引入的应力是影响器件阈值电流、光束特性和寿命的重要因素,需要一种简单有效的测试半导体激光器阵列应力的方法评估检测器件封装的质量.分析了应力改变电荧光偏振度(DOP)的一系列理论机制.并通过对条形激光器阵列在荧光条件下偏振特性的测量,研究了几种不同封装形式的条形激光器阵列的荧光偏振度随外加应力的变化性质.实验表明,半导体激光器阵列的偏振特性随驱动电流的增加变化明显.尤其是在阈值电流附近,偏振特性急剧变化.当有局部外力作用器件时.器件的荧光偏振度分布明显变化.通过对多个不同材料封装器件的荧光偏振度测试比较,发现不同的材料和封装形式对管芯引入的封装应力有明显的差别.     

混合集成窄线宽半导体激光器实现220 mW功率输出

<正>高功率、窄线宽的混合集成外腔半导体激光器在空间相干激光通信、激光雷达、光学传感等领域中有着广泛应用。随着相干激光通信技术的迅猛发展,1.55μm波段高功率窄线宽半导体激光器性能得到了非常明显的提升。2020年,美国研究者报道了输出功率为150 mW、线宽为60 kHz的混合集成硅光子可调谐激光器;     

LD热弛豫时间与泵浦光谱效率的改进

采用测试半导体激光器热弛豫时间的新方法,测量光信号脉冲内不同时刻的时间分辨光谱,测试了TO封装和cm-Bar列阵的AlGaAs/GaAs半导体激光器泵浦光源,得到其热弛豫时间分别为为66 μs和96μs.在目前常用的方波驱动电流脉冲工作条件下,半导体激光器作为固体激光器泵浦源,如果热弛豫时间过长,单个脉冲内激射波长会偏离固体激光介质的吸收带,导致泵浦光波长利用率和有效泵浦能量降低.为克服现有技术的不足,文中提出了两种新型的驱动电流脉冲波形,通过优化电流波形参数可以将泵浦波长利用率提高30%左右,得到更大的有效泵浦能量.     

高功率半导体激光器线阵列的波长锁定技术

高功率半导体激光器光谱随温度和工作电流的变化比较大,光谱线宽比较宽,这些缺点直接限制了其实际应用.因此,高功率半导体激光器波长稳定技术的研究是激光领域的一个重要研究方向.对波长稳定技术进行研究.实验用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与高功率半导体激光器线阵列,构成可以对其波长进行锁定的外腔激光器.分析了外腔激光器的波长锁定效果与高功率半导体激光器工作电流、冷却温度、工作电流的占空比和"smile"现象等因素的关系.研究结果表明,高功率半导体激光器的工作电流、冷却温度、工作电流的占空比会影响其激射波长,当激射波长与VBG的布拉格波长差值小于3.0 nm时,可以得到较好的波长锁定效果,而阵列本身的"smile"现象对其波长锁定的影响不大.     

大功率半导体激光器热弛豫时间的测量

根据脉冲工作状态下半导体激光器激射光谱随结温升高而发生红移的原理,提出了一种测试半导体激光器热弛豫时间的新方法——利用调节取样积分器(Boxcar)取样门,测量光信号脉冲内不同时刻的时间分辨光谱。采用此方法对TO封装和厘米-靶条(cm-Bar)阵列的AlGaAs/GaAs半导体激光器的动态热特性进行了测试,得到其热弛豫时间分别为66μs和96μs。     

基于国产光栅的全光纤振荡器输出功率突破5.2kW

正高功率光纤振荡器的结构简单、稳定性好,在工业加工领域有着广泛的应用。2014年以来,全光纤振荡器的输出功率从2 kW迅速提升到4 kW以上。2017年8月,日本滕仓公司报道了输出功率为4 kW的全光纤振荡器。2017年7月,国防科技大学利用全国产且纤芯、内包层直径分别为25μm和400μm的大模场光纤光栅,采用单端抽运方式实现了输出功率大于2.7 kW的全光纤振荡器。2018年1月,国防科技大学基于该光纤光栅,并采用双端抽     

大功率半导体激光器二维阵列模块特性分析

根据固体激光器抽运的技术要求,设计了一种具有水冷装置的大功率半导体激光器二维阵列模块,并对半导体激光器热沉和致冷系统的热流进行了分析。在不同占空比下,对该模块进行了测试与分析。该模块的中心波长为810 nm,光谱半峰全宽(FWHM)为2.5 nm,工作电流为110 A(200μs,10%占空比),循环水温为15℃时输出峰值功率为280 W。结果表明,该封装结构在占空比小于5%时器件工作特性良好,在10%占空比下也可正常工作。利用该模块可以组合成多种几何结构、功率更高的半导体激光器组件。