發(fā)布時(shí)間：2021-08-15 10:21

　　半導(dǎo)體激光器體積小、成本低,在相干測(cè)距、相控陣?yán)走_(dá)、光纖傳感以及原子鐘等領(lǐng)域,對(duì)具有超窄線寬的半導(dǎo)體激光器有急迫需求。利用環(huán)形諧振器的選頻特性,通過(guò)自注入鎖定可以對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行線寬壓窄和穩(wěn)定�；诠饫w環(huán)形諧振器的自注入壓窄方法具有成本低、簡(jiǎn)單方便、壓窄效率高的優(yōu)勢(shì)。論文實(shí)驗(yàn)對(duì)比了窄線寬激光器線寬測(cè)量的三種方法,選擇了適合分布反饋（DFB）半導(dǎo)體激光器線寬壓窄測(cè)量的延時(shí)自外差法�；诃h(huán)形諧振器的傳輸特性,設(shè)計(jì)了接近臨界耦合狀態(tài)的光纖環(huán)形諧振器,搭建了基于光纖環(huán)形諧振器的半導(dǎo)體激光器自注入鎖定的實(shí)驗(yàn)裝置,1MHz線寬的DFB半導(dǎo)體激光器壓窄后線寬達(dá)6kHz。對(duì)比使用不同參數(shù)的光纖環(huán)形諧振器進(jìn)行自注入鎖定達(dá)到的線寬壓窄程度和輸出穩(wěn)定性,總結(jié)了環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)半導(dǎo)體激光器自注鎖定的影響規(guī)律。此外,光纖環(huán)形諧振器易受外界環(huán)境,如溫度和振動(dòng)的影響,尤其是光纖環(huán)長(zhǎng),自由光譜范圍小,所以在自注入鎖定時(shí)跳�，F(xiàn)象頻發(fā),而光波導(dǎo)環(huán)形諧振器具有結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高、抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),所以本論文同時(shí)開(kāi)展了使用光波導(dǎo)環(huán)形諧振器進(jìn)行自注入鎖定的研究。利用二氧化硅光波導(dǎo)環(huán)形諧振器,得到自注入鎖定后線寬為2... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

平面光柵外腔半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)[18]

3受外界環(huán)境干擾，所以這種類(lèi)型的外腔半導(dǎo)體激光器具有頻率穩(wěn)定的特性。法國(guó)的Crozatier團(tuán)隊(duì)[21]于2006年設(shè)計(jì)的平面波導(dǎo)光柵外腔激光器結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，他們利用LiNbO3作為波導(dǎo)襯底，在其摻Fe部分光刻了13mm長(zhǎng)的布拉格光柵，獲得18kHz的激光線寬和40dB的邊模抑制比。圖1.2Crozatier團(tuán)隊(duì)的平面波導(dǎo)光柵激光器結(jié)構(gòu)圖[21]RIO公司[22]于2009年研制出波長(zhǎng)在1550nm波段的平面波導(dǎo)光柵外腔激光器，并實(shí)現(xiàn)了商品化，該激光器具有窄線寬和低噪聲等優(yōu)異特性，其激光器結(jié)構(gòu)和外形如圖1.3所示。圖1.3RIO公司的外腔激光器[22](a)平面波導(dǎo)布拉格光柵結(jié)構(gòu)圖，(b)RIO激光器外形示意圖美國(guó)馬里蘭大學(xué)的Numata團(tuán)隊(duì)[23]于2010年報(bào)道了一種1542nm波段的窄線寬平面波導(dǎo)光柵外腔激光器，該激光器具有極低的頻率噪聲和相對(duì)強(qiáng)度噪聲，在100MHz處強(qiáng)度噪聲為-8-210Hz。3.光纖布拉格光柵外腔光纖布拉格光柵（FiberBragggrating，F(xiàn)BG）作為一種反射式光柵，是利用光纖材料的光敏特性，通過(guò)紫外光曝光等方法在光纖纖芯處形成折射率周期性變化的相位光柵，再將含光柵結(jié)構(gòu)的光纖與增益芯片進(jìn)行耦合。該方案由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，所以被廣泛研究與應(yīng)用[24-28]。英國(guó)南安普頓大學(xué)光電研究中心Lynch團(tuán)隊(duì)[29]于2016年報(bào)道光纖布拉格光柵外腔半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)如圖1.4所示，他們利用紫外光直接寫(xiě)入光柵來(lái)制造光纖布拉格光柵外腔，再通過(guò)火焰水解反應(yīng)將光纖與硅片上的二氧化硅結(jié)合，制作出輸出譜線在1532.83nm的外腔半導(dǎo)體激光器，輸出功率為9mW，線寬小于14kHz，同時(shí)具有優(yōu)越的相對(duì)強(qiáng)度噪聲特性。

3受外界環(huán)境干擾，所以這種類(lèi)型的外腔半導(dǎo)體激光器具有頻率穩(wěn)定的特性。法國(guó)的Crozatier團(tuán)隊(duì)[21]于2006年設(shè)計(jì)的平面波導(dǎo)光柵外腔激光器結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，他們利用LiNbO3作為波導(dǎo)襯底，在其摻Fe部分光刻了13mm長(zhǎng)的布拉格光柵，獲得18kHz的激光線寬和40dB的邊模抑制比。圖1.2Crozatier團(tuán)隊(duì)的平面波導(dǎo)光柵激光器結(jié)構(gòu)圖[21]RIO公司[22]于2009年研制出波長(zhǎng)在1550nm波段的平面波導(dǎo)光柵外腔激光器，并實(shí)現(xiàn)了商品化，該激光器具有窄線寬和低噪聲等優(yōu)異特性，其激光器結(jié)構(gòu)和外形如圖1.3所示。圖1.3RIO公司的外腔激光器[22](a)平面波導(dǎo)布拉格光柵結(jié)構(gòu)圖，(b)RIO激光器外形示意圖美國(guó)馬里蘭大學(xué)的Numata團(tuán)隊(duì)[23]于2010年報(bào)道了一種1542nm波段的窄線寬平面波導(dǎo)光柵外腔激光器，該激光器具有極低的頻率噪聲和相對(duì)強(qiáng)度噪聲，在100MHz處強(qiáng)度噪聲為-8-210Hz。3.光纖布拉格光柵外腔光纖布拉格光柵（FiberBragggrating，F(xiàn)BG）作為一種反射式光柵，是利用光纖材料的光敏特性，通過(guò)紫外光曝光等方法在光纖纖芯處形成折射率周期性變化的相位光柵，再將含光柵結(jié)構(gòu)的光纖與增益芯片進(jìn)行耦合。該方案由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，所以被廣泛研究與應(yīng)用[24-28]。英國(guó)南安普頓大學(xué)光電研究中心Lynch團(tuán)隊(duì)[29]于2016年報(bào)道光纖布拉格光柵外腔半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)如圖1.4所示，他們利用紫外光直接寫(xiě)入光柵來(lái)制造光纖布拉格光柵外腔，再通過(guò)火焰水解反應(yīng)將光纖與硅片上的二氧化硅結(jié)合，制作出輸出譜線在1532.83nm的外腔半導(dǎo)體激光器，輸出功率為9mW，線寬小于14kHz，同時(shí)具有優(yōu)越的相對(duì)強(qiáng)度噪聲特性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]1.5μm波段外腔半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻技術(shù)研究[J]. 金杰,馬翔.  半導(dǎo)體光電. 2005(06)
[2]半導(dǎo)體激光器溫度控制研究[J]. 曾華林,江鵬飛,謝福增.  激光與紅外. 2004(05)
[3]半導(dǎo)體激光器輸出功率自動(dòng)控制電路[J]. 劉澄,劉偉.  電力環(huán)境保護(hù). 2004(02)
[4]延時(shí)自外差測(cè)譜系統(tǒng)的基本要求[J]. 史寒星,吳鐵.  北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào). 1997(02)

碩士論文
[1]窄線寬激光器線寬測(cè)量系統(tǒng)的研究[D]. 彭靜嫻.北京郵電大學(xué) 2015
[2]環(huán)形諧振器對(duì)諧振式集成光學(xué)陀螺性能影響分析[D]. 劉明陽(yáng).長(zhǎng)春理工大學(xué) 2014
[3]半導(dǎo)體激光器線寬壓窄研究[D]. 羅治福.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[4]低噪聲高穩(wěn)定性的半導(dǎo)體激光器電流源的研制[D]. 李偉.燕山大學(xué) 2013
[5]窄線寬半導(dǎo)體激光器的研究[D]. 鄭甜美.天津理工大學(xué) 2012
[6]980nm光纖光柵外腔半導(dǎo)體激光器的研制[D]. 劉規(guī)東.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3344355