超短脈沖激光器具有短的脈沖持續(xù)時間、高重復(fù)頻率、高峰值功率等特點,在科研、工業(yè)、通訊、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用,對人類社會的進步有著巨大的貢獻。其相關(guān)研究一直備受關(guān)注,半導(dǎo)體脈沖激光器因為其具有體積小、壽命長、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、波長豐富、價格便宜等一系列優(yōu)點而成為超短脈沖源的研究熱點。本論文主要圍繞基于主振蕩器-功率放大器（MOPA）結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體脈沖激光系統(tǒng)的高功率和超短脈沖持續(xù)時間輸出這一關(guān)鍵科學(xué)問題,開展了外腔錐形鎖模半導(dǎo)體激光器的諧波鎖模操作、半導(dǎo)體光放大器中放大的自發(fā)輻射的抑制和利用雙通光柵壓縮器實現(xiàn)飛秒光脈沖輸出的研究,研究內(nèi)容和取得的創(chuàng)新性成果如下:（1）設(shè)計并制備了一種波導(dǎo)側(cè)壁具有鋸齒結(jié)構(gòu)的外腔錐形鎖模激光器。該激光器可以實現(xiàn)諧波鎖模操作。利用軟件對不同的鋸齒結(jié)構(gòu)的反射率進行了模擬計算,并確定了最優(yōu)的鋸齒結(jié)構(gòu)。實驗上觀察到穩(wěn)定的三階諧波鎖模的皮秒脈沖序列。分析了系統(tǒng)的工作原理,在重復(fù)頻率412 MHz時,脈沖寬度3.9 ps,單脈沖能量59 pJ。（2）針對放大器中放大的自發(fā)輻射問題,提出了在波導(dǎo)側(cè)壁制備鋸齒結(jié)構(gòu)的方法來抑制放大的自發(fā)輻射。研究了錐形半導(dǎo)體光放大器中不同... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

GaInN-LD器件外腔結(jié)構(gòu)示意圖

第一章引言5圖1.2GaN基蝴蝶結(jié)半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)[23]Figure1.2StructureofGaN-basedbow-tieSP-LD[23]為了進一步提高光脈沖輸出功率，主振蕩器-功率放大器(MOPA)結(jié)構(gòu)是一種非常有效的方式。2010年，RintaroKoda等人報道了[25]，采用外腔結(jié)構(gòu)的被動鎖模激光二極管（MLLD）和具有喇叭波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光放大器(SOA)構(gòu)成MOPA系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1.5。從MLLD中產(chǎn)生無子脈沖成分的干凈光脈沖，以及通過采用傾斜的喇叭波導(dǎo)結(jié)構(gòu)減少SOA中放大的自發(fā)輻射，使得光脈沖有效放大，在1GHz重復(fù)頻率下產(chǎn)生持續(xù)時間為3ps和超過100W峰值功率的單橫模光脈沖。2012年，RintaroKoda等人[26]通過使用降低半導(dǎo)體光放大器光限制因子的方法，使得鎖模半導(dǎo)體激光器的輸出光脈沖被有效放大，在1GHz重復(fù)頻率下，產(chǎn)生峰值功率大于300W的皮秒光脈沖。

第一章引言圖1.3增益電流為365mA，反向偏壓為18V，波長為403.5nm的GaInN-MLLD中光脈沖的強度自相關(guān)軌跡。虛線表示擬合自相關(guān)跟蹤的高斯函數(shù)。插圖顯示了相應(yīng)的光譜[24]Figure1.3IntensityautocorrelationtraceofopticalpulsesfromtheGaInNMLLDincorporatingaflaredwaveguideforagaincurrentof365mAandareversebiasof18Vat403.5nm.ThedashedlineshowsaGaussianfunctionfittedtotheautocorrelationtrace.Theinsetshowsthecorrespondingopticalspectrum[24].圖1.4在最佳反向偏壓（VSA）下，，采用擴口和直波導(dǎo)的GaInN-MLLDs產(chǎn)生的光脈沖的平均功率隨增益電流（Ig）的變換曲線[24]Figure1.4AveragepowersofopticalpulsesgeneratedbyGaInNMLLDsincorporatingtheflaredandstraightwaveguidesasafunctionofgaincurrent(Ig)atoptimizedreversebiasvoltage(VSA)[24].6


本文編號：3322597