基于笼式共轴系统的可调谐外腔激光器

发布时间：2017-10-12 06:22

  本文关键词：基于笼式共轴系统的可调谐外腔激光器

  更多相关文章： 激光器外腔 连续调谐 单模 双模 等功率输出

【摘要】：可调谐外腔半导体激光器可以通过外腔调节改变反馈,使其具有波长选择的功能,已经被广泛应用到各领域中。目前大部分的可调谐激光器均采用littrow或Littman外腔结构,通过转动光栅或者平面镜来实现波长调谐,Wang等人很早就提出了V型条镜结构,可以实现多波长调谐。在外腔反馈中采用双缝镀金条镜来代替平面镜,搭载于一维平移装置中,通过压电陶瓷推动可以实现精确稳定的平移。本论文主要搭建了基于笼式共轴搭建的可调谐外腔激光器,并进一步研究了该激光器的调谐过程和调谐性能。在外腔反馈结构中,通过对结构进行设计并做出改进后不仅可以大范围平移双缝镀金条镜,也可以用压电陶瓷精确推动实现稳定调谐,并在调谐过程中通过压电陶瓷电压改变对移动距离进行标定。最后对该激光器性能进行测试,实现了稳定功率波长可连续调谐的单模和双模激射。尤其是在输出双模方面,不仅实现了模式间隔不等的双模输出,还可以实现双模式相对功率相等的双模输出。在此过程中通过改变注入电流很好的实现了功率的调谐。通过分析双模式的峰值强度与条镜位置和激光器电流变化之间的关系发现实验值和理论公式计算值吻合很好。论文主要分以下几个部分:1、介绍了半导体激光器的研究背景,以及在近年来可调谐半导体激光器方面进展以及本论文的主要研究内容。2、阐述了可调谐外腔激光器的基本结构和理论、选模原理、以及外腔调制选模原理,详细说明了实验方案设计需要组件准备工作:光栅底座设计(其中根据光路需要对底座角度精确计算,然后做出工程图以及结构的精确加工)、安装镀金条镜所用的平移装置设计(其中根据移动微小位移设计推动条镜的行程,以及压电陶瓷的安装和压电陶瓷具体参数的选择)、光路搭建过程中反射镜角度、光栅角度等详细光路参数计算、双缝镀金条镜设计(包括角度、宽度和工艺加工流程)。3、针对设计的笼式共轴外腔结构研究了该外腔激光器的性能。我们主要从可调谐单模和模式间隔不等的多模两方面来研究:在输出单模方面,可以实现从阈值之下8mA到激光二极管允许同过的最大电流40mA范围内实现稳定单模输出,实现了波长和功率均连续调;在输出多模方面,实现了从7到13个模式间隔不等的双模激射,实现了模式间隔可调的双模输出。4、通过对搭载在一维平移装置中的双缝条镜的精确控制,首次提出并实现了可调谐且连续等功率双模激射,通过改变电流实现了输出功率的连续变化。实验测试了在阈值电流之下8 mA从1.45Ith到3.85Ith范围内,实现了间距1THz的双模输出,双模式峰值强度差值小于0.07dB,边模抑制比(SMSR)可以达到30dB以上。最后分析了双模式的峰值强度与条镜位置和激光器电流变化之间的关系,对后续小型化结构设计有指导意义。
【关键词】：激光器外腔 连续调谐 单模 双模 等功率输出
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 外腔半导体激光器研究背景8-9
• 1.2 可调谐半导体激光器方面研究进展9-10
• 1.3 论文的主要内容10-11
• 第2章 外腔半导体激光器基本原理11-16
• 2.1 半导体外腔激光器基本结构11-12
• 2.2 F-P腔半导体激光器原理12
• 2.3 半导体光栅外腔激光器选模原理12-13
• 2.4 半导体光栅外腔激光器光栅选择13-14
• 2.5 外腔调制选模分析14-16
• 第3章 基于笼式共轴的可调谐外腔激光器设计方案16-23
• 3.1 笼式共轴外腔结构16-17
• 3.2 压电陶瓷的选择17-18
• 3.3 反射条镜设计18-20
• 3.4 光栅底座的设计20
• 3.5 笼式共轴外腔结构图20-21
• 3.6 本章小结21-23
• 第4章 可调谐外腔激光器实现单模输出23-33
• 4.1 单模激光器原理23
• 4.2 单模激光器测试结果分析23-25
• 4.3 单模激光器调谐激射波长移动规律25-33
• 4.3.1 在9.2mA下激射波长相对内腔模式移动25-29
• 4.3.2 在12mA下激射波长相对内腔模式移动29-33
• 第5章 可调谐外腔激光器实现双模输出33-43
• 5.1 双模激光器研究现状33-34
• 5.2 实现双模实验原理34-35
• 5.3 实现不同间隔双模调谐35-38
• 5.4 实现可调谐且相对强度相等的双模输出38-43
• 5.4.1 在18mA电流下实现相对强度相等的双模输出38-39
• 5.4.2 电流大范围变化下实现相对强度相等的双模输出39-41
• 5.4.3 总结41-43
• 第6章 总结与展望43-44
• 参考文献44-48
• 在读期间发表的学术论文及研究成果48-49
• 致谢49

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本文编号：1017156