半導(dǎo)體激光器體積小、成本低,在相干測距、相控陣?yán)走_(dá)、光纖傳感以及原子鐘等領(lǐng)域,對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,通過自注入鎖定可以對半導(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、簡單方便、壓窄效率高的優(yōu)勢。論文實(shí)驗(yàn)對比了窄線寬激光器線寬測量的三種方法,選擇了適合分布反饋（DFB）半導(dǎo)體激光器線寬壓窄測量的延時自外差法�；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,如溫度和振動的影響,尤其是光纖環(huán)長,自由光譜范圍小,所以在自注入鎖定時跳�，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,所以本論文同時開展了使用光波導(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... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：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，所以這種類型的外腔半導(dǎo)體激光器具有頻率穩(wěn)定的特性。法國的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)簡單、價格低廉，所以被廣泛研究與應(yīng)用[24-28]。英國南安普頓大學(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入光柵來制造光纖布拉格光柵外腔，再通過火焰水解反應(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，同時具有優(yōu)越的相對強(qiáng)度噪聲特性。

3受外界環(huán)境干擾，所以這種類型的外腔半導(dǎo)體激光器具有頻率穩(wěn)定的特性。法國的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)簡單、價格低廉，所以被廣泛研究與應(yīng)用[24-28]。英國南安普頓大學(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入光柵來制造光纖布拉格光柵外腔，再通過火焰水解反應(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，同時具有優(yōu)越的相對強(qiáng)度噪聲特性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]半導(dǎo)體激光器輸出功率自動控制電路[J]. 劉澄,劉偉.  電力環(huán)境保護(hù). 2004(02)
[4]延時自外差測譜系統(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)形諧振器對諧振式集成光學(xué)陀螺性能影響分析[D]. 劉明陽.長春理工大學(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.長春理工大學(xué) 2010



本文編號：3344355