体光栅外腔半导体激光器列阵的光谱及调谐

对采用体布拉格光栅作为波长选择器件的外腔半导体激光列阵进行了实验研究。实验表明,在体光栅外腔作用下,高功率半导体激光器输出的线宽得到压窄、波长得到固定。与此同时,从布拉格衍射相关理论出发,分析了体光栅法线方向改变对激光器系统输出中心波长的影响。实验表明改变体光栅法线方向的角度,可以在一定范围内调整列阵的输出波长。     

光栅调谐外腔半导体激光器特性

用一端面镀制高效减反射膜的激光二极管（实际已变成超辐射发光二极管），作为外腔中的增益介质与衍射光栅一道构造了光栅调谐外腔半导体激光器，并对其特性进行了分析和实验研究，实现了外腔半导体激光器的宽带调谐单模输出，调谐范围宽达４０ｎｍ，测定了阈值电流和调谐波长的关系。     

大功率体光栅外腔半导体激光器的输出特性

宽条形大功率半导体激光器(LD)存在光谱温漂系数大、光谱宽度宽的缺点,为了改善宽条形大功率半导体激光器的光谱特性,采用一种体光栅(VBG)离轴外腔方法实现了宽条形大功率半导体激光器光谱特性的明显改善和高效率工作.宽条形半导体激光器的外腔结构主要包括激光器输出光束的快、慢轴准直光学透镜和离轴放置的体光栅.宽条形半导体激光器的激射条宽为100μm,当激光器工作电流为4.0 A时,外腔激光器的输出功率高达3.4 W,斜率效率为1.0 W/A,光谱宽度由自由出射条件下的2~3 nm减少为0.2 nm,峰值波长的温漂系数小于0.015 nm/℃.     

光栅外腔半导体激光器的波长特性研究

本文对光栅外腔半导体激光器调谐在不同波长所需的阈值条件和输出功率进行了研究。     

连续工作的体布拉格光栅外腔半导体激光器的温度特性

对体布拉格光栅(VBG)作为波长选择元件的外腔半导体激光器的波长锁定进行了实验研究,报道了连续运转输出功率达43.5 W的半导体激光器阵列的体布拉格光栅波长锁定实验结果,给出了不同热沉温度下的稳定的波长锁定结果,说明采用体布拉格光栅外腔将减小半导体激光器的温控压力。实验中发现,随着注入电流的增大,输出激光功率逐渐增强,锁定的激射波长向长波长方向偏移。在输出功率为34.5 W时,波长红移约0.56 nm。这一移动与实验测量的体布拉格光栅的温度特性相吻合。连续和高占空比运行、高输出功率情况下,在器件的设计和使用时应该考虑这一效应。     

光栅外腔半导体激光器的调谐范围

根据光栅反馈量的大小和近光栅端的半导体激光器端面反射率的变化，对光栅外腔半导体激光器的调谐范围进行了研究。     

长腔长体布拉格光栅外腔半导体激光器

为了实现体布拉格光栅外腔半导体激光器(VBL)的外腔腔内光束合成,研究了长腔长VBL的激光输出特性。采用焦距为25 mm的平凸柱透镜作为单管激光二极管(LD)的慢轴准直镜,同时快轴方向体布拉格光栅(VBG)离轴放置,使得VBL的外腔腔长达到约240 mm,线宽从自由运转时的1.8 nm压窄至0.14 nm。在实验中,改变LD的偏振特性,VBL的激光输出特性不变。通过调节VBG温度,该长腔长VBL的激光中心波长从779.18 nm到779.75 nm连续可调,调谐过程中线宽基本不变。     

增益与光强的相关系数对光栅外腔半导体激光器稳态特性的影响

本文引入增益与光强的相关系数h,建立了光栅外腔半导体激光器的稳态模型。数值计算结果表明:激光器的其它参数必须与h相匹配,才能使激光输出的稳定区增大,且可在一定波长范围内进行选频,保证很好的单模性。     

半导体激光器光栅外腔光谱合束技术研究进展

半导体激光器由于受波导结构和芯片封装等因素的限制,其快慢轴方向上的光束质量差距较大,主要用作抽运源,即被当成亮度转换器使用,很难作为高亮度光源直接应用。介绍了提高输出光功率密度和输出光束质量的非相干合束技术——光栅外腔反馈光谱合束技术,以及近几年来的国内外的发展现状,梳理了半导体激光器外腔光谱合束技术发展的若干重要动向,为以后半导体激光器光谱合束技术的发展提供了参考。     

光纤光栅外腔半导体激光器的实验研究

利用光纤光栅作为选频元件的外腔半导体激光器具有波长稳定性和可控性好等优点。报道了该激光器的关键工艺 ,主要是光纤光栅制备、芯片的腔面增透和光纤耦合封装等。报道了初步的实验结果。     

体布拉格光栅反射率对外腔半导体激光阵列输出光谱的影响

采用记录在光致热敏折射率玻璃中的反射型体布拉格光栅作为反馈元件构成外腔半导体激光阵列,对其输出光谱特性进行了实验研究,分析了快轴准直透镜的位置对外腔反馈耦合效率的影响。实验结果表明,在体布拉格光栅外腔反馈作用下,半导体激光阵列输出光谱中心波长得到锁定,同时输出线宽显著变窄。重点研究了体布拉格光栅的反射率对外腔反馈半导体激光阵列输出光谱特性以及激光器效率的影响。实验结果表明,体布拉格光栅反射率的增加可提高半导体激光阵列内腔模式的抑制效果,提高输出光谱对比度,减小输出光谱线宽。使用反射率为30%的体布拉格光栅,可将半导体激光阵列的输出波长锁定在808nm附近,输出光谱线宽压缩至0.18nm。外腔半导体激光器的输出功率达24.8W,效率为82.6%。     

Littrow型光栅外腔半导体激光器的输出特性分析

在讨论光栅外腔半导体激光器理论的基础上.对影响Littrow型光栅外腔半导体激光器输出功率和线宽压窄的各种因素进行了数值模拟分析.研制了单纵模高质量激光输出的Littrow型光栅外腔半导体激光器,在工作电流为400 mA时,连续输出功率达到180 mW,线宽优于1 MHz.     

适用于现场喇曼谱仪的光栅外腔半导体激光器

本文介绍了适用于现场喇曼谱仪的光栅外腔半导体激光器,其中心波长为792.5nm,谱线宽度小于0.08nm,输出功率为222mW。     

单瓣近衍射极限输出的带外腔半导体激光器

实验研究了带外腔反馈注入的宽接触条形激光器，并用光线传输矩阵分析了该外腔结构。利用闪耀光栅及耦合输出反射镜对表面未镀增透膜的半导体激光器构成外腔，选择一定模式的激光反馈注入回激光器，从而限制了其他模式在半导体激光器内的振荡，压缩了激光器输出激光的光谱宽度。当激光器驱动电流为2．7倍阈值电流时，获得230mW输出功率，0．6nm谱宽，单瓣近衍射极限的激光输出。用一平面镜代替光栅作为外腔反射镜，获得了320mW输出功率，1．5nm谱宽的单瓣近衍射极限的激光输出。     

光纤光栅外腔半导体激光器特性的分析

研究了光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)的理论模型;根据等效腔模型,讨论耦合系数对FBG-ECL阈值特性的影响,指出存在最佳光纤光栅反射率,使得激光器不仅功率输出大、而且边模抑制比高;利用等效腔长的手段,分析了腔长对光子寿命的影响,并结合速率方程讨论了FBG-ECL的高频响应特性;最后实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱。     

单片机控制步进电机实现光纤光栅外腔半导体激光器调谐

介绍了步进电机在光纤光栅外腔半导体激光器调谐中的应用,利用步进电机角位移与控制脉冲之间的精确同步,控制脉冲宽度与频率,经连杆、齿轮等精密机械传动后,带动千分尺转动,控制光纤光栅拉伸,从而实现利用单片机控制步进电机对外腔半导体激光器波长进行调谐。     

光纤光栅外腔半导体激光器特性的研究

对谐振式集成光学角速率传感器 IORS 的关键器件之一——大功率、窄线宽光源进行了分析与实验 .分析结果表明 ,为达到优于 1°/ h的分辨率 ,光源应选用线宽小于 1MHz的强反馈光纤光栅外腔半导体激光器 FBG- L D ;研究了 FBG- LD的单纵模机制和线宽压窄特性 ,着重考虑了反馈端面的残留反射率对 FBG- L D输出功率的影响 ,以及耦合效率对 FBG- L D线宽的影响 ;在实验研究中采用了大功率、窄线宽、单纵模的 FBG- L D,并应用于光纤谐振腔 ,实测的谐振腔的清晰度与理论计算值是一致的 .     

外腔反馈半导体激光器的损耗和阈值特性研究

通过对半导体激光器(LD)的损耗和阈值电流特性的分析，引入等效反射系数的概念，根据多光束干涉的原理，导出了在外腔反馈作用下LD的阈值电流公式。从等效反射系数的推导可以看出，外腔的反馈相当于增大了LD一个端面的反射率，减小了损耗，从而使LD激光振荡的阈值降低。该公式在外腔长度和激光波长可以比拟的情况下能够准确地分析反馈注入对阈值电流的影响，但是在外腔长度远大于激光波长情况下不再适用。针对实验中外腔长度较大的情况，使用光功率的分析简化了理论模型，得出了与实验结果相吻合的结论，即外腔反馈注入使LD出光阈值电流明显降低。