【摘要】：光通信、光探測等領域的發(fā)展需要其核心元件—激光器擁有窄的線寬。現(xiàn)有窄線寬激光器如固體激光器等價格較為昂貴。而外腔激光器正是以其低廉的價格和優(yōu)越的性能受到了人們的廣泛關注。針對通信、探測、傳感領域對線寬10kHz半導體激光器的需求,本論文對基于光纖光柵的外腔半導體激光器進行了研究,包括光纖光柵外腔半導體激光器的結構優(yōu)化、半導體激光增益芯片的研制、半導體激光增益芯片與光纖光柵的高效耦合以及光纖光柵外腔半導體激光器的性能分析等。在理論研究部分,本文創(chuàng)新性地將動態(tài)理論和靜態(tài)理論結合,利用MATLAB,以等效腔模型和利用修正后的速率方程對外腔半導體激光器的靜態(tài)特性—閾值和動態(tài)特性—線寬進行了模擬分析。模擬結果表明:該模型中激光器工作在60mA時,外腔光柵反射率由0.1提高至0.9時,閾值電流從9.04mA降低至4.01mA,線寬由95.27kHz降低至1.34kHz;外腔長度由2cm增加至6cm時,激光器線寬由3.20kHz降低至0.36kHz;增益芯片長度由600μm降低至200μm時,激光器線寬由1.69kHz降低至1.22kHz。也就是說,外腔反饋的增強可以使激光器閾值和激線寬減小。外腔長度的增加可以在一定范圍內有效壓窄激光器線寬。增益芯片尺寸的減小也能對線寬壓窄做出貢獻。在實驗部分,器件制作可分為三步,首先為1550nm波段的InP增益芯片的制作,然后為光纖外腔與波導外腔,經(jīng)篩選后最終進行耦合封裝。其難點在于要保證激光器的單模操作、保證足夠大的耦合效率和穩(wěn)定的工作條件。為保證單模操作,我們制備了性能優(yōu)良的外腔反饋光柵(反射峰寬約50pm)。為保證足夠的耦合效率,我們采用了透鏡進行光束整形。為保證穩(wěn)定的工作條件,我們使用了高精度的電流源和溫度控制器TEC。最終經(jīng)測量,該激光器的閾值電流約為12.37mA,最低線寬100.281Hz,國際上William等人制作的類似結構的外腔激光器線寬為1kHz。
【圖文】：

圖 1.1 DWDM 光收發(fā)市場規(guī)模預測相干光通信系統(tǒng)可以極大地提高 DWDM 的性能，然而其對光源要求較高低相位噪聲（通常對應窄線寬）的激光器才能滿足要求。圖 1.2 星座圖表激光器線寬對相干光通信系統(tǒng)的影響。

相干光通信系統(tǒng)可以極大地提高 DWDM 的性能，然而其對光源要求較高，只低相位噪聲（通常對應窄線寬）的激光器才能滿足要求。圖 1.2 星座圖表示出激光器線寬對相干光通信系統(tǒng)的影響。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【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：2522199