基于微环谐振腔的负反馈半导体激光器线宽特性研究

发布时间：2021-05-10 09:15

　　半导体激光器是利用半导体材料作为增益介质实现光放大,从而产生激光输出的激光器。相比于其他类型激光器,它具有明显的优点:体积小、发光效率高、可直接调制以及良好的集成能力。基于以上优点,半导体激光器在相干光通信,光纤传感、相干探测等领域获得了广泛应用。然而,科学技术的日新月异使得人们对这些领域的发展提出了更高的期望。而作为其主要的应用光源,半导体激光器的频谱性能越来越难以满足发展的需求,因而在各个领域中都不约而同的掀起了窄线宽半导体激光器的研究热潮。在众多研究方案中,外腔半导体激光器方案通过对激光谐振腔的外部结构进行优化设计,结构简单易实现,同时具有良好的频谱性能,是科研人员着重研究的方向。本方案基于一种性能优良的选频元件——微环谐振腔作为腔外结构,为主体激光谐振腔提供反馈光,以实现对激射模式的调控,达到压窄线宽的目的。激光器系统采用相干光负反馈机理,相比较于其它已有方案,避免了输出光经过外腔结构而带来过高的能量损耗,同时利用微环谐振腔良好的选频特性提供反馈光,故可实现线宽和输出功率性能的双重保证。本文对该负反馈半导体激光器方案做了系统的分析。首先根据激光器系统的要求设计了各部分元件的结构... 

【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 窄线宽外腔半导体激光器的研究现状
    1.3 窄线宽外腔半导体激光器的应用前景
        1.3.1 原子冷却和俘获
        1.3.2 相干光通信
        1.3.3 干涉测量技术
        1.3.4 光纤传感
    1.4 本文工作安排及创新点
第2章 半导体激光器基本原理及窄线宽系统分析
    2.1 光源线宽的概念及其产生机理
    2.2 外腔半导体激光器基本结构及其特性
        2.2.1 外腔半导体激光器的激射条件
        2.2.2 外腔半导体激光器的线宽特性
        2.2.3 强反馈选频外腔特性分析
    2.3 DFB激光器原理分析
        2.3.1 DFB激光器及其原理简介
        2.3.2 均匀光栅DFB激光器
        2.3.3 λ/4相移DFB激光器
    2.4 微环谐振腔相关特性分析
        2.4.1 表征微环谐振腔的性能参数
        2.4.2 全通型微环谐振腔的理论分析
第3章 窄线宽半导体激光器设计及理论分析
    3.1 窄线宽半导体激光器的实现机理
    3.2 线宽压窄过程的理论分析
        3.2.1 微环谐振腔的传递函数H_(MR)
        3.2.2 外部回路的传递函数H_(LOOP)
        3.2.3 DFB激光谐振腔的传递函数
        3.2.4 负反馈系统的传递函数及激光线宽
    3.3 本章小结
第4章 窄线宽半导体激光器方案的实验验证
    4.1 窄线宽半导体激光器的系统搭建
    4.2 线宽测量系统
        4.2.1 线宽测量系统简介
        4.2.2 外差法测量线宽的基本原理及测试系统简介
    4.3 线宽测量实验
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]减反膜外腔半导体激光器特性的研究[J]. 刘四平,张玉驰,张鹏飞,李刚,王军民,张天才.  物理学报. 2009(01)
[2]闪耀光栅外腔反馈压窄半导体激光器线宽技术的研究[J]. 江鹏飞,周燕,谢福增.  光学技术. 2006(06)
[3]一种新型全光纤弹速测量系统的研制[J]. 王翔,王为,傅秋卫,贾路峰.  光电工程. 2004(10)
[4]外腔半导体激光器中激光二极管端面反射率的谱特性分析[J]. 潘炜,张晓霞,罗斌,陈建国.  光学技术. 2001(04)

博士论文
[1]DFB激光器光栅的优化设计及其纳米压印制作工艺研究[D]. 左强.华中科技大学 2013

硕士论文
[1]微环谐振腔的滤波和传感特性研究[D]. 欧梅莲.广西大学 2016
[2]光栅反馈半导体激光器及原子冷却的实验研究[D]. 刘永宏.山西大学 2009



本文编号：3179109