采用F-P光学腔的外腔半导体激光器锁相稳频方法

针对外腔半导体激光器出射光频不稳定的问题,提出了一种将Fabry-Perot(F-P)光学腔与锁相放大器相结合的稳频方法,将激光器出射光频稳定在F-P光学腔的平均腔长相对应的谐振频率上。信号发生器驱动F-P光学腔的腔长按照正弦规律变化,光电探测器将透过F-P光学腔的光信号转化为电信号,锁相放大器将这一电信号与信号发生器的驱动信号进行混频经低通滤波后得到光学腔谐振信号相位误差。利用这一相位误差信号,通过PID控制器对激光器内腔电流和外腔PZT驱动电压两种不同的反馈方式进行反馈控制,实现稳定的输出光频。理论推导出光学腔谐振信号相位误差与激光器波长变化关系,选用F-P光学腔透射峰值时间间隔τ的标准偏差作为评价频率稳定度指标。通过实验验证,选用外腔PZT驱动电压的反馈方式,能将外腔半导体激光器的光频稳定性提高约80%,该方法具有简单高效的特点,并且可以实现较长时间的频率稳定,也能够适用于不同波长的激光器稳频。     

用F-P标准具测量He-Ne激光的波长和谱线宽度

该实验利用F-P标准具自行设计自组实验对He-Ne激光的波长和谱线宽度进行了测量.自He-Ne激光器发出的光经扩束镜扩束后,再通过一凸透镜会聚,以某角度入射到F-P标准具上,透射的光线通过另一凸透镜并在焦平面上形成干涉条纹.通过测量干涉条纹的直径,并处理数据,得到的结果与实际值吻合很好.     

新型单模半导体激光器实验教学中的关键基础问题讨论

半导体激光技术是光学工程硕士研究生的核心专业课程,在掌握激光原理的理论基础知识之上,进行实验研究是十分关键的一个环节,而在半导体激光器的研究与开发中,单模法布里-珀罗半导体激光器是最近几年才发展起来的一种新型结构的激光器.笔者对此新型单模半导体激光器件的基本结构和工作原理做介绍,多模激光器在内置反馈外腔的作用下,由于强烈的模式竞争,很容易实现激光器输出具有较高边摸抑制比的单模激光谱,输出的单模激光随激光器操作温度发生漂移.对学生在实验研究过程所遇到的注入锁定行为的关键物理问题做详细的探索性分析和讲解.注入功率和波长失谐是促使激光器发生注入锁定行为的2个重要参数,随波长失谐的增加,使激光器发生注入锁定行为的阈值功率也将被提高,注入功率越高,使激光器发生锁定行为的波长失谐范围也越大.     

新型单模半导体激光器实验教学中的关键基础问题讨论

半导体激光技术是光学工程硕士研究生的核心专业课程,在掌握激光原理的理论基础知识之上,进行实验研究是十分关键的一个环节,而在半导体激光器的研究与开发中,单模法布里-珀罗半导体激光器是最近几年才发展起来的一种新型结构的激光器。笔者对此新型单模半导体激光器件的基本结构和工作原理做介绍,多模激光器在内置反馈外腔的作用下,由于强烈的模式竞争,很容易实现激光器输出具有较高边摸抑制比的单模激光谱,输出的单模激光随激光器操作温度发生漂移。对学生在实验研究过程所遇到的注入锁定行为的关键物理问题做详细的探索性分析和讲解。注入功率和波长失谐是促使激光器发生注入锁定行为的2个重要参数,随波长失谐的增加,使激光器发生注入锁定行为的阈值功率也将被提高,注入功率越高,使激光器发生锁定行为的波长失谐范围也越大。     

基于F-P腔的波长可调谐光分插复用器

研制了一种基于F-P腔滤波器的波长可调谐光分插复用器（0ADM），它由四个光纤准直器、一个腔距可调的F-P腔和一个压电陶瓷微位移器（PzT）组成，F-P腔与PZT配合形成一个可调谐光滤波器．对光分插复用器进行了实验研究，并对该器件的串扰特性进行了详细的分析与计算，提出了减小串扰的改进方案．实验中得到的上／下载信道隔离度大于33dB，与理论计算结果相符．这种新型OADM具有结构简单、可调谐范围大、隔离度高、成本低等特点，可广泛应用于各种WDM光网络．     

高功率F-P腔掺Yb双包层光纤激光器的性能及效率

对高功率法布里-泊罗腔(F—P)掺Yb双包层光纤激光器进行理论和实验研究．通过推导光纤激光器速率方程，得到了光纤激光器输出功率、斜率效率和阈值泵浦功率的解析表达式．重点讨论了F-P腔腔镜反射率对光纤激光输出的影响．在实验中，利用D型双包层掺Yb光纤获得了输出功率10．6W，斜率效率86％的连续激光输出．理论分析与实验结果一致．     

桥梁工程结构健康监测应用研究

介绍了基于平行平面板的多波长、多光束F-P干涉仪的理论,在此基础上,利用光纤F-P应变传感器组成了对桥梁结构健康监测系统,并对其监测系统的安装和工程应用中存在的问题进行了讨论.     

基于光纤光栅的外腔半导体激光器多波长输出的理论模型

提出了一个基于光纤光栅的外腔半导体激光器多波长输出的理论模型．理论分析表明，只要使光纤光栅外腔在多个波长提供反馈且各个波长处的反射率大小满足一定的分布就能实现多波长输出．在此基础上，推导出了要实现多波长输出，不同波长处光纤光栅的反射率大小分布和多波长输出带宽的解析式，并进行了数值分析．     

用乙炔吸收方法实现光纤光栅外腔式半导体激光器稳频的研究

设计了用乙炔吸收方法稳频1.53μm光纤光栅外腔式半导体激光器的系统结构并简述了基本原理.系统中的吸收气室选用渐变折射率和带尾纤的光纤,提高了耦合的稳定性.采用三次谐波锁定技术,消除了背景功率的影响.利用锁定放大器闭环控制布拉格波长,将激光器的输出波长锁定在乙炔气体1530.37nm的吸收峰上,24h内频率稳定度达10-8.     

基于AWGR的光电混合数据中心网络性能分析

提出了基于阵列波导光栅路由器(AWGR)的混合光波长路由与电分组交换的数据中心网络架构HWRE,并对其光源部署方案进行了设计与分析.对HWRE架构的网络性能,如分组端到端时延、网络吞吐量和波长请求阻塞率等,进行了理论分析与仿真实验.分组端到端时延的分析基于M/G/1排队模型,分析结果显示相比其他架构,HWRE的分组端到端时延较低.对网络吞吐量和波长请求阻塞率的分析基于HWRE架构的三种光源部署方案,即全固定波长激光器方案、混合固定波长激光器和波长可调谐激光器方案以及多波长光源方案.仿真结果显示基于多波长光源方案的HWRE架构具有较低的波长请求阻塞率和较高的网络吞吐量.     

基于SOA-FWM的波长变换研究

利用半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier,SOA）中的四波混频（Four Wave Mixing,FWM）效应,实验实现了速率为10Gbit/s的全光波长变换。将信号光和泵浦光同时注入SOA中,当它们同偏振时,将产生四波混频。利用光学滤波器,滤出四波混频分量,即可实现信号光的波长变换。利用SOA-FWM效应的光波长变换,可以同时得到波长上行和波长下行的波长变换。     

利用可调偏振干涉滤波器监视DWDM系统光源波长变化

提出利用钒酸钇晶体偏振干涉滤波器对密集波分复用光通讯系统信道光源 (分布反馈激光器 )的波长漂移进行监视 .由于通过改变钒酸钇晶体的温度可以移动滤波器透射谱的峰值位置 ,因此该方法可以实现无盲区波长监视 .在实验中 ,保持滤波器的光强透过率不变 ,通过测量相应的滤波器温度改变 ,取得了 0 .0 2nm的波长监视精度 .     

用半导体激光器作调制器的波长连续可调谐锁模光纤激光器

将F－P LD与环形光纤激光器结合起来，以LD作为调制器，与M－Z干涉型调制器相比，大大减小环形腔内的损耗，在较低的增益下仍可得到稳定的锁模脉冲。并通过改变LD工作温度实现激光波长连续调谐，调谐范围1nm。所得脉冲重复速率约为2GHz，脉冲宽度平均50ps。     

AlGaInAs multi-quantum wells ring laser with optical coupling waveguides

Based on InAIGaAs multi-quantum wells epitaxy structure for Fabry-Pero laser diode, a multi-quantum wells semiconductor ring laser is realized using ICP dry etching process and polyimide planarization process, The laser is generated in a semiconductor resonator ring and is output by two coupled integrated bus waveguides. The ring diameter is 700μm and the width of the waveguide is 3 μm. The output optical power-current （P-I） characteristic and the wavelength spectra of the ring laser are measured using a fiber coupled to the cleaved facet of the bus waveguide. The threshold current of the device is 120 mA and the wavelength is 1602 nm at an injected current of 160 mA. In addition, the operation mode for the laser in the resonator ring is roughly discussed based on the P- I characteristic plot.     

自泵浦可调谐FWM型全光波长转换器的研究

基于半导体光放大器（SOA）构成的环境激光器新型方案实现了自泵浦可调谐四波混频（FWM）型全光波长转换，转换速率为2.5Gbit/s。可调谐范围10nm。对可调谐波长转换过程进行了验证，分析了转换效率与频率失谐之间的关系，结果表明，相对于普通的四波混频型波长转换，此种方案中转换效率更依赖于频率失谐的大小，要取得宽的调谐范围和好的转换结果，需要对方案结构和半导体光放大器结构参数进行优化。     

外耦合布拉格光栅5um量子级联激光器

窄带宽的AlGaAs/GaAs布拉格光栅耦合到InP的半导体量子级联激光器从而产生稳定的激光频谱,其激 光谱线宽度在1纳米左右。如果不加光栅，非稳定的自由激射的激光器的谱线宽度有30nm左右。隔离的分布式布 拉格光栅可以独立调谐几个纳米。     

外耦合布拉格光栅5μm量子级联激光器

窄带宽的AlGaAs/GaAs布拉格光栅耦合到InP的半导体量子级联激光器从而产生稳定的激光频谱,其激光谱线宽度在1纳米左右.如果不加光栅,非稳定的自由激射的激光器的谱线宽度有30 nm左右.隔离的分布式布拉格光栅可以独立调谐几个纳米.     

可调谐半导体激光器的动态波长切换控制

对单片集成半导体光放大器(SOA)的取样光栅分布布拉格反射型(SGDBR)激光器的动态波长控制技术进行了研究.设计的控制系统可对SGDBR激光器的前、后光栅节和相位节提供高同步精度的快速电流切换信号,使SGDBR激光器的输出波长实现ns量级的切换.同时,对SGDBR激光器动态波长切换过程中的瞬态效应进行了实验研究,在波长切换过程中精确控制SOA节驱动电流的关断时间,可以有效屏蔽SGDBR激光器在波长切换过程中出现的中间瞬态模式,从而改善SGDBR激光器的动态性能.     

外耦合布拉格光栅5μm量子级联激光器

窄带宽的A1GaAs／GaAs布拉格光栅耦合到InP的半导体量子级联激光器从而产生稳定的激光频谱，其激光谱线宽度在1纳米左右。如果不加光栅，非稳定的自由激射的激光器的谱线宽度有30nm左右。隔离的分布式布拉格光栅可以独立调谐几个纳米。     

激光通信数字环时隙同步器环路滤波器设计

以５１系列单片机为硬件平台，设计了均值法、三点法和筛选法三种数字环路滤波器算法，分析了采用这三种环路滤波器算法的数字锁相环时隙同步器的性能指标并进行了计算机仿真．仿真和实验结果表明，采用筛选法的时隙同步器具有较快的捕获速度和最好的抗噪性能，可用于强噪声环境下的激光水下通信系统