外腔半导体激光器的实验研究

本文报道了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808nm波长的半导体激光器形成弱耦合外腔，实现了光谱特笥较好的窄线宽单模激光输出，线宽小于0.06nm，边模抑制比大于30dB，最大输出功率为35.4mW，总的光－光转换效率为46％。通过调整光栅转角，可以得到11.66nm的波长调谐范围。设计了光栅－反向镜联动结构，使外腔半导体激光器的输出方向不再随调谐而变化。     

窄线宽可调谐半导体激光器

研究了一种利用光栅弱耦合外腔改善可见光半导体激光器性能的方法,并对６５０ｎｍ半导体激光器进行了实验,外腔镜由一个闪耀光栅构成,通过转动光栅角度,获得了窄线宽单模激光输出,谱线宽度０．１ｐｍ,线宽压窄比达９８００,边模抑制比＞２０,并且在约２０ｎｍ的荧光谱宽基础上得到约５ｎｍ波长的连续调谐范围     

外腔半导体激光器

本文利用传输线描述法,推导了复合外腔半导体激光器的振荡条件,详细分析了外腔半导体激光器的阈值特性、光谱特性、选模特性及线宽加强因子对光谱的影响,实验结果与理论分析一致。     

外腔半导体激光器调谐输出双稳环跳变幅度的变化

研究了强反馈条件下光栅调谐外腔半导体激光器 (ECLD)的双稳特性 .利用求得的载流子—频率 (N -ν)曲线上的双稳环跳变点处的载流子密度的解析表达式 ,分析了ECLD几个关键参量对载流子密度跳变幅度的影响 .     

新型可调谐染料激光器

报导一种新型的由声光调Q内腔倍频Nd:YAG激光泵浦的可调谐染料激光器。该激光器采用折迭腔型,双折射滤光片为调谐元件,实心标准具用于腔内压缩线宽,获得重复频率1～25kHz连续可调、最大输出功率W级,最窄线宽0.000 8nm、脉宽120～150ns、波段280～825nm分段可调的染料激光输出。     

外腔法压窄半导体激光器线宽的二阶理论

对耦合于长无源外腔的半导体激光器的线宽行为进行了二阶理论分析，首次得到了 外腔半导体激光器的线宽压窄率随外腔长的增加而出现饱和的结论。并给出了饱和因子 的表述式。     

半导体激光器20nm波长范围的连续调谐

报导了一种使用ｌｉｔｔｒｏｗ配置方法的外腔式半导体激器的调谐方法，通过定义及计算光栅中心波长与外腔模式的误差函数，给出了外腔装配的优化设计。用此方法，实现了光栅外腔式半导体激光２０ｎｍ波长范围的连续调谐。调谐过程中无跳模现象，且也始终保持为单模。     

平面外腔半导体激光器的一种新的瞬态模型

视外腔半导体激光器的场为统一场,直接由内、外腔场的传播方程、边界条件出发,建立了平面外腔半导体激光器的瞬态模型。数值模拟的结果与实验结果的比较表明：无论对于强反馈、还是弱反馈,此模型基本上反映了平面外腔半导体激光器的瞬态特性     

射线法研究光纤光栅外腔半导体激光器输出功率特性

采用射线法,导出了光纤光栅外腔半导体激光器（FGESL）输出功率的表达式．结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器的P—I特性进行了研究．结果表明：随着耦合效率的增大,输出功率整体上呈现上升的趋势,并在上升过程中出现的抖动越来越小;对于不同的外腔长度,在某些注入电流下,若相干条件能很好的满足,则可得到一个较大的输出,在P—I曲线上呈现出明显的抖动．     

采用同步调谐方法的Littman型可调谐半导体激光器

针对采用无镀膜激光二极管的外腔可调谐半导体激光器的跳模现象难以控制的问题,研制了一种采用无镀膜的激光二极管的Littman型外腔可调谐半导体激光器。该激光器通过星型柔性铰链调节反射棱镜的角度,采用带有柔性结构的光栅座调整光栅位置与角度,用粗调与细调旋钮改变激光二极管后端面的位置,利用同步调节激光二极管的注入电流与压电陶瓷驱动电压的方法,通过实验估计确定了激光二极管注入电流与压电陶瓷扫描电压同步调谐比例系数,实现了激光器内外腔纵模同步跟踪,有效避免了跳模的产生。实验结果表明,所研制的Littman型外腔可调谐半导体激光器单纯依靠压电陶瓷电压调谐和二极管注入电流调谐仅能实现约18GHz与60GHz的无跳模调谐,而采用同步调谐的方法实现了105GHz的连续无跳模调谐,频率调谐的扫描频率为20Hz,满足了激光光频扫描干涉测距的应用要求。     

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.     

外腔长度变化对外腔半导体激光器边模抑制比的影响

根据光纤光栅外腔半导体激光器（FBG—ECL）的等效腔模型,通过分析半导体激光器（LD）、外腔及光纤光栅（FG）三者的共同作用,利用光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定FGESL的激光纵模分布,理论上研究了FGESL的边模抑制比（SMSR）随FG外腔长度的变化．结果表明：SMSR的大小跟外腔长度的选择有很大的关系,在其他参数相同的情况下,外腔长度的微小变化可以引起边模抑制比很大的波动．从总体上看,外腔较长时的比外腔较短时的边模抑制比要小;当外腔长度为8～11mm时,光纤光栅半导体激光器有比较高的边模抑制比（SMSR〉40．8dB）,并且边模抑制比随外腔长度的变化比较平稳.     

可调谐掺铒光纤环形腔单纵模激光器

利用驻波干涉和饱和吸收诱发的自写入光纤光栅的窄带滤波特性及反射波长自适应特性,通过内置可调谐介质薄膜滤波器研制成了可调谐掺铒光纤环形腔单纵模激光器。其有效可调谐波长范围达33nm,在波长连续调谐范围之内均为单纵模输出,激光线宽稳定在2.35KHz以下。     

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。     

846 nm半导体激光器线宽压窄的研究

研制了用于倍频蓝光的单模、可调谐的窄线宽光栅外腔反馈半导体激光器,它是由激光器底座、激光管组件、准直透镜组件和光栅组成.经过精密控制电流和温度,利用光栅反馈可获得激光单纵模输出,外腔的结构还使输出光的谱线宽度得以压窄.对研制的半导体激光器的特性测试表明,其输出功率稳定,阈值变小,模式单一稳定,波长可调谐,谱线宽度小于1 MHz.     

耦合效率对光纤光栅外腔半导体激光器输出功率特性的影响

采用射线法,导出了光纤光栅外腔半导体激光器（FGESL）输出功率的表达式,结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器的P-I特性进行研究．结果表明：随着耦合效率的增大,输出功率整体上呈现上升的趋势,在上升过程中出现的抖动越来越小．     

耦合效率对光纤光栅外腔半导体激光器输出功率特性的影响

采用射线法,导出了光纤光栅外腔半导体激光器（FGESL）输出功率的表达式,结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器的P-I特性进行研究．结果表明：随着耦合效率的增大,输出功率整体上呈现上升的趋势,在上升过程中出现的抖动越来越小．     

光纤光栅外腔半导体激光器的输出谱特性

采用射线法,计算增益随波长的变化,推导出光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)输出谱的表达式.结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器输出谱的精细结构进行了数值模拟研究.结果表明:光纤光栅外腔的输出谱在反射带宽内呈现出多峰结构,随着前端面反射率减小和耦合效率增加,输出谱相应地变得比较稳定.     

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．     

光泵浦半导体垂直外腔面发射激光器的原理与应用

光泵浦半导体垂直外腔面发射激光器(OPS-VECSEL)是二极管泵浦的多量子阱增益介质半导体激光器。近年来,光泵浦垂直外腔面发射激光器作为半导体能带工程的新成果,在理论和实验方面均取得了令人触目的进展。该器件具有较高的输出功率、卓越的光束质量和紧凑的结构。薄片式的激活介质避免了棒状介质的热透镜效应,周期性共振增益(PRG)结构提高了多量子阱内的受激辐射截面,分布布拉格反射器(DBR)减少了谐振腔的损耗。相对于晶体棒作激活介质的固体激光器来说,这种新型激光器可以通过半导体能带工程提供更加广泛的波长选择范围。它克服了电泵浦边发射和电泵浦面发射半导体激光器的限制,可以提供近衍射极限的基模或TEM01模的圆形光斑。