【摘要】：半導體激光器技術近年來發(fā)展迅猛,半導體激光器的性能也在不斷的提升,因此被廣泛用于光纖通信和高速光網(wǎng)絡當中。隨著現(xiàn)代光纖網(wǎng)絡對高速度、高容量、高帶寬的日益需求,對半導體激光器的穩(wěn)定性、線寬、調制帶寬的要求也越來越高。法布里-珀羅(F-P)半導體激光器在商用光纖網(wǎng)絡已經(jīng)得到廣泛應用,但是F-P半導體激光器是多模激光器,而且穩(wěn)定性和調制帶寬都不高,利用光注入技術可以使F-P半導體激光器輸出穩(wěn)定的單模激光,同時提高其直接調制的3dB帶寬。而且,光注入半導體激光器在光生微波中具有重要應用,光生微波是光載無線通信(Radio-over-Fibre,RoF)系統(tǒng)中的核心技術之一。本文介紹了半導體激光器的發(fā)展現(xiàn)狀、光注入半導體激光器的發(fā)展現(xiàn)狀及其非線性狀態(tài)的應用進展,對光注入半導體激光器運用半導體激光器速率方程介質增益模型進行分析及數(shù)值仿真,并針對光注入F-P半導體激光器的非線性狀態(tài)進行了詳細的研究和討論,研究了光注入鎖定半導體激光器在測量半導體激光器線寬增強因子和改善半導體激光器3dB調制帶寬方面的應用。主要內容如下:1.利用半導體激光器的速率方程結合介質增益模型對注入鎖定過程理論分析,對注入鎖定過程中光子數(shù)密度和載流子數(shù)密度變化進行了數(shù)值仿真;2.研究了注入鎖定過程當中各個參量對注入鎖定的不同影響,在實驗上論證了注入鎖定的主從激光器頻率正失諧和負失諧的差異性,并對注入鎖定后F-P半導體激光器輸出光的光譜和功率作了詳細討論,對光注入半導體激光器的各個非線性狀態(tài)進行了研究,繪制了在不同注入功率和不同頻率失諧下的非線性狀態(tài)的分布點圖;3.對光注入鎖定半導體激光器的應用作了初步研究,利用光注入半導體激光器時鎖定狀態(tài)的不對稱性,測定在一定工作電流下的半導體激光器的線寬增強因子,利用光注入鎖定對直調激光器的頻率響應的改善,分析了注入光功率和主從激光器失諧對F-P半導體激光器頻率響應的不同影響;利用光注入激光器產(chǎn)生頻率可調諧的微波信號。
[Abstract]:Semiconductor laser technology has been developed rapidly in recent years, and the performance of semiconductor laser has been continuously improved, so it is widely used in optical fiber communication and high-speed optical networks. With the increasing demand for high speed, high capacity and high bandwidth in modern optical fiber networks, the stability, linewidth and modulation bandwidth of semiconductor lasers are becoming more and more important. Fabry-Perot (F-P) semiconductor lasers have been widely used in commercial fiber networks, but F-P semiconductor lasers are multimode lasers and have low stability and modulation bandwidth. The optical injection technique can make the F-P semiconductor laser output stable single-mode laser and increase the 3dB bandwidth of its direct modulation. Moreover, optical injection semiconductor lasers have important applications in photogenerated microwave, which is one of the core technologies in radio-over-Fibre-RoF systems. In this paper, the development of semiconductor lasers, the development of optical injection semiconductor lasers and the application of nonlinear states are introduced. The optical injection semiconductor laser is analyzed and numerically simulated by using the medium gain model of the semiconductor laser rate equation. The nonlinear state of the optical injection F-P semiconductor laser is studied and discussed in detail. The application of optical injection locked semiconductor laser in measuring the linewidth enhancement factor of semiconductor laser and improving the 3dB modulation bandwidth of semiconductor laser is studied. The main content is as follows: 1. By using the rate equation of the semiconductor laser and the medium gain model, the theoretical analysis of the injection locking process is carried out, and the variation of photon number density and carrier number density during the injection locking process is numerically simulated. The effects of various parameters on injection locking are studied, and the difference between positive detuning and negative detuning of injection-locked master-slave lasers is demonstrated experimentally. The spectrum and power of the output light of the injected locked F-P semiconductor laser are discussed in detail, and the nonlinear states of the laser are studied. The distribution point diagram of nonlinear state under different injection power and different frequency detuning is plotted. The application of optical injection locked semiconductor laser is studied preliminarily. The linewidth enhancement factor of semiconductor laser at a certain working current is measured by using the asymmetry of the locked state when the laser is injected into the semiconductor laser. The different effects of injection power and master-slave detuning on the frequency response of F-P semiconductor laser are analyzed by improving the frequency response of direct-modulated laser by optical injection locking, and the frequency tunable microwave signal is generated by optical injection laser.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN248.4

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本文編號：2149276