外部光反馈半导体激光器噪声特性研究

	外部光反馈半导体激光器噪声特性研究
	王直圆
	2016-10-01
发表期刊	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
期号	6
摘要	光纤光栅外腔光反馈半导体激光器广泛应用于高速大容量光通信、空间相干激光通信、以及以光纤水听器为代表的光学探测等领域。其发展对于我国国防力量的提升和科技的进步有着重要的战略意义。噪声是制约激光器发展的重要因素,低噪声的激光可以提高光通信系统的传输长度、传输容量、也可以提高数据传输的准确率和光学探测的分辨率。目前市场上应用的低噪声激光器主要有固体激光器和分布式反馈激光器。其主要缺点就是价格昂贵、制作成本高、对环境稳定性要求高。针对以上问题,光纤光栅外腔光反馈半导体激光器因其具有体积小、制作成本低廉、受外界环境变化影响小等优势,展现了其潜在的应用价值和研究前景。本文围绕光纤光栅外腔光反馈半导体激光器的频率噪声和相对强度噪声特性,从激光器的理论建模、结构设计、制备等方面,系统的展开了如下研究:理论上,为了抑制光纤光栅外部光反馈半导体激光器的噪声特性,本文通过构建外部光反馈激光器的理论模型,并结合激光器速率方程和噪声理论,讨论并优化了增益芯片和光纤光栅外腔各参数在不同电流下对激光器频率噪声和相对强度噪声的影响,模拟结果表明:通过改变电流并对有源区尺寸、光纤光栅结构、耦合效率等参数的调整,在理论上可以将激光器的频率噪声降低5×108 Hz左右,相对强度噪声降低8 d B/Hz左右,弛豫振荡频率提高最高达8 GHz。在实验上,通过外延生长、光刻、干法刻蚀、欧姆接触等工艺制备了半导体激光器的增益芯片,基于理论分析选取合适的光纤光栅,并进一步通过耦合封装制备了光纤光栅外部光反馈半导体激光器,并对其输出光谱、功率、相位/频率噪声、相对强度噪声进行了测试分析。测试结果表明:所制备的光纤光栅外部光反馈半导体激光器在35.40℃ 100 mA的注入电流下,中心波长1549.0060 nm,最大功率为11m W,在100 KHz的偏置频率下相位噪声低于-70d Bc/Hz、相对强度噪声低于-140 d Bc/Hz。本文在理论分析的基础上设计并制造了光纤光栅外部光反馈半导体激光器,通过对激光器各项参数的优化,降低了激光器的相位/频率噪声和相对强度噪声,为光纤光栅外部光反馈半导体激光器的应用打下了良好的基础。
关键词	半导体激光器外腔光纤光栅频率噪声相对强度噪声
语种	中文
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/57730
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	王直圆. 外部光反馈半导体激光器噪声特性研究[J]. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,2016(6).
APA	王直圆.(2016).外部光反馈半导体激光器噪声特性研究.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(6).
MLA	王直圆."外部光反馈半导体激光器噪声特性研究".中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 .6(2016).