GS-DFB半导体激光器的光自注入技术
用于POP铷原子钟的DFB激光器自动稳频技术研究
用于POP铷原子钟的DFB激光器自动稳频技术研究鱼志健;薛文祥;赵文宇;李孝峰;陈江;阮军;杜志静;张首刚【摘要】针对传统手动稳频需要有人值守的弊端,基于饱和吸收谐波稳频的原理,设计了一套可实现对分布反馈式(distributed feedback,DFB)半导体激光器频率长期锁定的自动稳频系统.整套系统以STM32微控制器为核心,在此基础上进行自动稳频软件程序设计,具有体积小和抗干扰强的特点.经实验测试,该系统能够实现自动稳频,并在失锁后快速自动回锁.在实验室环境下,连续稳定工作超过一个月仍然保持锁定状态,失锁后能在1s内重新锁定,锁定后线宽为5 MHz.作为抽运和探测光源,DFB 激光器长期连续锁定的实现,为实现脉冲激光抽运(pulsed optically pumped,POP)铷原子钟在空间应用环境下长期无人干预稳定运行奠定了技术基础.【期刊名称】《时间频率学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】10页(P129-138)【关键词】激光器自动稳频;饱和吸收光谱;POP铷原子钟;DFB激光器【作者】鱼志健;薛文祥;赵文宇;李孝峰;陈江;阮军;杜志静;张首刚【作者单位】中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院时间频率基准重点实验室,西安710600;中国科学院大学,北京100049;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院时间频率基准重点实验室,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院时间频率基准重点实验室,西安710600;中国科学院大学,北京100049;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院时间频率基准重点实验室,西安710600;中国科学院大学,北京100049;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院时间频率基准重点实验室,西安710600;中国科学院大学,北京100049;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院时间频率基准重点实验室,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院时间频率基准重点实验室,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院时间频率基准重点实验室,西安710600【正文语种】中文【中图分类】TM935半导体激光器作为脉冲光抽运（pulsed optically pumped，POP）铷原子钟的泵浦源，其频率的稳定度直接影响着钟的中长期稳定度[1-3]。
dfb激光器原理
dfb激光器原理DFB激光器原理。
DFB激光器是一种具有单模、窄线宽和高功率输出的激光器，其原理基于光栅的衍射效应。
DFB激光器在光通信、光纤传感、光谱分析等领域有着广泛的应用。
本文将介绍DFB激光器的原理及其工作过程。
DFB激光器的结构主要由光栅和半导体材料组成。
光栅是一种具有周期性折射率变化的光学元件，它能够选择性地增强或抑制特定波长的光。
半导体材料则是激光器的发光介质，通过注入电流使其产生光子。
在DFB激光器中，光栅的周期性折射率变化导致了光的衍射效应，从而实现了单模输出和窄线宽的特性。
DFB激光器的工作原理可以简单地描述为，在激发条件下，半导体材料中的电子和空穴复合产生光子。
这些光子在激光腔中来回反射，其中部分光子被光栅的衍射效应选择性地增强，形成了单模输出。
同时，光栅的周期性结构也限制了激光波长的选择，使得DFB激光器具有非常窄的线宽。
DFB激光器的工作过程中，光栅的周期性结构起到了关键作用。
光栅的周期决定了输出激光的波长，而光栅的折射率变化则决定了衍射效应的强度。
通过精确设计光栅的周期和折射率变化，可以实现对DFB激光器输出波长的精确控制，从而满足不同应用场景对波长的要求。
除了波长的精确控制，DFB激光器还具有高功率输出的特点。
这得益于激光腔中的光增益和光栅的衍射效应，使得DFB激光器能够实现高效的光放大和窄线宽的输出。
这使得DFB激光器在光通信和光纤传感等领域有着广泛的应用前景。
总结来说，DFB激光器是一种基于光栅衍射效应的激光器，其原理基于光栅的周期性折射率变化和半导体材料的光放大效应。
通过精确设计光栅的结构和半导体材料的特性，可以实现对波长和功率的精确控制，从而满足不同应用场景的需求。
DFB激光器在光通信、光纤传感和光谱分析等领域有着广泛的应用前景，对于推动光电子技术的发展具有重要意义。
dfb半导体激光器的原理
dfb半导体激光器的原理DFB半导体激光器是一种高性能、高稳定性、高效率的光电器件，应用广泛，如：光通信、光存储、医疗、航空航天等领域。
那么，DFB半导体激光器是如何工作的呢？下面我们就来分步骤阐述DFB半导体激光器的原理。
第一步：PN结形成DFB半导体激光器是由PN结、活性层、反射镜等多层结构组成的。
首先，PN结是基本的构造单元，能够将电流和电子注入到活性区，形成电子和空穴复合放出光。
第二步：波导形成波导是长宽比优于1：5的导波结构，波导内的半导体材料的掺杂浓度和折射率要不同于其周围的材料，以便导致光的反射和传输。
第三步：活性层设置活性层是激光器中最重要的部分，它是PN结和波导之间的区域，其中的电子被激发并放出光。
DFB激光器中的活性层通常是砷化镓(GaAs)或砷化铝镓(AlGaAs)材料。
第四步：反射镜形成反射镜是DFB半导体激光器中的另一个重要组成部分。
它们采用了一种称为布拉格衍射的技术来反射某些波长的光。
布拉格衍射的基础是周期性的折射率变化可以产生反射。
第五步：DFB 半导体激光器的工作原理DFB激光器的工作原理是通过施加电压来提供一定的能量，来促进光子释放。
当电流通过PN结时，电子和空穴重新结合时释放出光子。
这些光子会在反射镜之间来回波动，因为这些反射镜被设置为不能将特定波长的光波逃逸出去。
因此，光逐渐变强并逐步放大，最终成为一束窄而强的单色光。
总之，DFB半导体激光器是一种高性能、高效率、高稳定性的光电器件，广泛应用于光通信、光存储、医疗、航空航天等领域。
以上就是DFB半导体激光器的原理分步骤阐述，希望对广大读者有所帮助。
DFB激光器调研报告(在实际工程中的应用)
分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用摘要：DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机，分布反馈（激光器）半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的激光导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展、半导体激光器体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用范围遍及的领域越来越宽广，其的出现带来了巨大的变化，使科技更发达，人们生活更加丰富多彩，应用范围遍及医学、科技、航天交通，通信等各个领域。
自从1962 年世界上第一台半导体激光器(Diode Laser)发明问世以来, 由于其体积小、重量轻、易于调制、效率高以及价格低廉等优点, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一. 四十几年来半导体激光器逐步应用在激光唱机、光存储器、激光打印机、条形码解读器、光纤电信以及激光光谱学中, 不断扩大应用范围, 进入了一些其它类型激光器难以进入的新的应用领域。
关键字: DFB、工作波长、边模抑制比、阈值电流、输出光功率一、分布反馈式半导体激光器简介1、分布反馈式半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带之间,或者半导体物质的能带与杂质能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用.半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式.电注入式半导体激光器,一般是由GaAS,InAS,Insb等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射.光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励.在半导体激光器件中,目前性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。
半导体分布反馈激光器-DFB
半导体分布反应激光器×103安/厘米2(320K)。
282K下得到的最大连续输出功率为40毫瓦。
半导体分布反应激光器- 简介采用折射率周期变化的结构实现谐振腔反应功能的半导体激光器。
这种激光器不仅使半导体激光器的某些性能〔如模式、温度系数等〕获得改善，而且由于它采用平面工艺，在集成光路中便于与其他元件耦合和集成。
1970年采用双异质结的GaAs－GaAlAs注入式半导体激光器实现了室温连续工作。
与此同时，贝尔实验室H.利戈尼克等发现在周期结构中可由反向布喇格散射提供反应，可以代替解理面。
在实验中，最初是把这种结构用于染料激光器，1973年开始用于半导体激光器，1975年GaAs分布反应激光器已实现室温连续工作。
半导体分布反应激光器- 原理半导体分布反应激光器的反应结构是一种周期结构，反应靠反向布喇格散射提供〔见图〕。
为了使正向波与反向波之间发生有效的布喇格耦合,要求光栅周期满足布喇格条件:半导体分布反应激光器，式中λ0是激射波长,Ng是有效折射率，m＝1、2、3、…(相当于耦合级次)。
对于GaAs材料,一级耦合:Λ＝0.115微米。
在实验中，使用3250埃He－Cd激光和高折射率棱镜(nP=1.539)，已制出Λ＝0.11微米的周期结构〔见半导体激光二极管〕。
DFB激光器的激光振荡不是靠F—P腔来实现，而是依靠沿纵向等间隔分布的光栅所形成的光耦合，如图2—81所示。
图中光栅的周期为A，称为栅距。
当电流注入激光器后，有源区内电子——空穴复合，辐射出能量相应的光子，这些光子将受到有源层外表每一条光栅的反射。
在DFB激光器的分布反应中，此时的反射是布拉格发射，光栅的栅条间入射光和反射光的方向恰好相反。
式〔2—108〕将变为(2—109)满足上式的那些特定波长的光才会受到强烈反射，从而实现动态单纵模工作。
式也称为分布反应条件〔一般m取1〕。
半导体分布反应激光器- 材料和泵浦方式制作半导体分布反应激光器的材料有GaAs-GaAlAsIn、P-InGaAsP、Pb1-xSnxTe和CdS等。
敏芯半导体_分布反馈(dfb)半导体_概述说明
敏芯半导体分布反馈(dfb)半导体概述说明1. 引言1.1 概述：本文旨在对敏芯半导体分布反馈(DFB)半导体进行概述说明。
DFB半导体是一种应用广泛的电子器件，具有独特的原理和优势。
通过深入了解敏芯半导体和DFB 技术，我们可以更好地理解其应用领域和发展历程。
1.2 文章结构：本文将按照以下结构来进行介绍：首先，我们将从敏芯半导体的定义和特点开始，探讨其作为DFB半导体的基础知识。
接下来，我们将详细介绍DFB的原理、作用以及相关的结构和工艺技术。
紧接着，我们还将探究DFB技术的优势和局限性，以及其在通信领域、光电子器件和高速数据传输等方面的实际应用案例。
最后，在总结重点内容之后，我们将对敏芯半导体分布反馈技术未来发展进行展望。
1.3 目的：本文旨在深入了解敏芯半导体分布反馈技术，并提供一个全面而清晰的概述。
通过此篇文章，读者可以对DFB半导体有一个整体的了解，同时也能对其在各个应用领域中的发展和前景进行展望。
2. 敏芯半导体2.1 定义和特点敏芯半导体是一种新型的半导体材料，具有以下特点：- 高效能蓝光发射：敏芯半导体在发射蓝光方面表现出色，具有高亮度和高能效的特点。
其材料结构使得它能够产生纯净的蓝光。
- 超短波长：相比于其他传统材料，敏芯半导体的波长更短，使得它在高分辨率显示器和激光器等领域有广泛应用。
- 优秀电特性：敏芯半导体具有良好的电子传输特性，低载流子密度和短寿命使得其响应速度快、功耗低。
2.2 应用领域敏芯半导体在众多领域中都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：- 光电子器件：由于敏芯半导体发射蓝光且波长较短，在制造显示器、激光打印机以及汽车前灯等光电子设备中得到了广泛运用。
- 光通信：由于敏芯半导体具有高效率的蓝光发射能力，使得其成为光纤通信中的重要组成部分。
敏芯半导体在光通信领域中被广泛应用于激光器、放大器和调制器等设备。
- 生物医学：敏芯半导体在生物医学领域也有一定的应用。
GS-DFB半导体激光器的光自注入技术
） 2006(4)
4.张明江.王云才 可调谐双波长低抖动增益开关光脉冲的产生[期刊论文]-激光技术 2006(2)
5.方晓惠.王东宁.陈吉武.张敏.李世忱.靳伟 互注入锁定产生双波长可调谐光脉冲的实验研究[期
实验中用频率合成器
产生
的正弦波信号 经微波放大器放大到
几十至百毫瓦 作为
半导体激光器的微波调制信号和提供取样示波器的外触发信
号用
取样示波器
可直接读出光脉冲时间抖动均方根值
根据
求 得光脉冲实际时间抖动值
式中
为示波器触发延迟而引入的时间抖动
的
典型值为
实验中采用微波信号源和放大电路引入的抖动 为
为光电转换接头引入的时间抖动 一般
率的提高 在光通信系统中 为达到误码率
等于
要求光脉冲的时间抖动小于脉冲
时间间隔的
对于光时分复用系统 如果利用
全光解复用 对光脉冲时间抖动要求更高 需小于脉
冲时间间隔的
因此 对于
的光时分复
用系统 光脉冲的时间抖动应小于
增益开关
半导体激光器产生超
短光脉冲是基于激光张弛振荡的机理 如图 所示
在高重复频率正弦电流调制作用下 当载流子密度
可忽略不计 故光脉冲的实际抖
动值为
实验测量结果及分析
未采取光自注入方法前
激光器输出光脉冲的时间抖动为
其波形如图
所示 调节 和光纤拉伸装置 观察到输出光脉冲的时间抖动明显减小 其波形见图 示波
器测得的抖动值为
由 式计算可得实际抖动值为
(完整版)分布式反馈激光器
DFB分布式反馈激光器091041A 谢伟超DFB( Distributed Feedback Laser)，即分布式反馈激光器，其不同之处是内置了布拉格光栅（Bragg Grating），属于侧面发射的半导体激光器。
DFB激光器将布拉格光栅集成到激光器内部的有源层中（也就是增益介质中），在谐振腔内即形成选模结构，可以实现完全单模工作。
目前，DFB激光器主要以半导体材料为介质，包括锑化镓(GaSb）、砷化镓（GaAs）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
DFB激光器最大特点是具有非常好的单色性（即光谱纯度），它的线宽普遍可以做到1MHz以内，以及具有非常高的边摸抑制比（SMSR），目前可高达40-50dB以上。
设计和制作在高速调制下仍能保持单纵模工作的激光器是十分重要的，这类激光器统称动态单模半导体激光器。
实现动态单纵模工作的最有效的方法之一，就是在半导体激光器内部建立一个布拉格光栅，靠光栅的反馈来实现纵模选择。
这种结构还能够在更宽的工作温度和工作电流范围内抑制模式跳变，实现动态单模。
分布反馈半导体激光器（DFB－LD）,在DFB－LD中，光栅分布在整个谐振腔中，所以称为分布反馈。
因为采用了内部布拉格光栅选择波长，所以DFB－LD的谐振腔损耗有明显的波长依存性，这一点决定了它在单色性和稳定性方面优于一般的F－P腔激光器。
结构及工作机理DFB激光器的激光振荡不是靠F—P腔来实现，而是依靠沿纵向等间隔分布的光栅所形成的光耦合，如图2—81所示。
图中光栅的周期为A，称为栅距。
当电流注入激光器后，有源区内电子——空穴复合，辐射出能量相应的光子，这些光子将受到有源层表面每一条光栅的反射。
在DFB激光器的分布反馈中，此时的反射是布拉格发射，光栅的栅条间入射光和反射光的方向恰好相反。
满足上式的那些特定波长的光才会受到强烈反射，从而实现动态单纵模工作。
式也称为分布反馈条件（一般m取1）。
DFB－LD的光栅是完全均匀对称的，使得其发光出现了两个主模同时振荡的现象。
FBG 、DFB 、FP三类激光器的比较分析
FBG、DFB、FP三类激光器的比较分析FP:Fabry-perot法布里-珀罗，就是说LD内有法布里-珀罗谐振腔；fp是F-P 腔的，多纵模。
DFB：DistributeFeedback分布反馈式.DFBLD与FPLD的主要区别在于它没有集总反射的谐振腔反射镜，它的反射机构是由有源区波导上的Bragg光栅提供的。
DFB是分布式负反馈的，单纵模。
FBG：Fiber Bragg Grating即光纤布拉格光栅。
DFB激光器性能参数DFB激光器是在FP激光器的基础上采用光栅虑光器件使器件只有一个纵模输出，此类器件的特点：输出光功率大、发散角较小、光谱极窄、调制速率高，适合于长距离通信。
多用在1550nm波长上，速率为2.5G以上。
DFB激光器有以下性能参数：工作波长：激光器发出光谱的中心波长。
边模抑制比：激光器工作主模与最大边模的功率比。
-20dB光谱宽度：由激光器输出光谱的最高点降低20dB处光谱宽度。
阈值电流：当器件的工作电流超过阈值电流时激光器发出相干性很好的激光。
输出光功率：激光器输出端口发出的光功率。
其典型参数见下表所示：FP激光器FP激光器是以FP腔为谐振腔，发出多纵模相干光的半导体发光器件。
这类器件的特点；输出光功率大、发散角较小、光谱较窄、调制速率高，适合于较长距离通信。
FP激光器有以下性能参数：工作波长：激光器发出光谱的中心波长。
光谱宽度：多纵模激光器的均方根谱宽。
阈值电流：当器件的工作电流超过阈值电流时激光器发出相干性很好的激光。
输出光功率：激光器输出端口发出的光功率。
典型参数见下表所示：FBG激光器在纤芯内形成的空间相位周期性分布的光栅，其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。
利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。
这些器件具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能。
目前应用主要集中在光纤通信领域（光纤激光器、光纤滤波器）和光纤传感器领域（位移、速度、加速度、温度的测量）。
dfb激光器原理
dfb激光器原理DFB（Distributed Feedback）激光器是一种具有独特结构和特性的半导体激光器。
它基于同轴叠层结构的半导体波导，通过有效的光子反馈机制实现单频谐振和波长稳定输出。
DFB激光器在通信、传感、医疗和科学研究等领域都有广泛应用。
DFB激光器的原理可通过以下几个关键步骤来解释。
首先，DFB激光器的基本结构包括电流注入层、有源波导层、光栅反射层和电极层。
有源波导层由P型和N型半导体材料构成，形成结构稳定的光导通道。
光栅反射层位于有源波导层上，通过周期性的折射率调制来实现反馈。
电流注入层用于提供激活激光器的激发电流。
其次，DFB激光器利用光栅反射层的周期性结构来实现光子反馈。
这种周期性结构导致波导中形成了布里渊散射（Brillouin scattering）的光栅准晶体结构。
光子在波导中传播时，会与光栅发生相互作用，同时返射回激光器内部，形成同一波长的光的反馈。
第三，由于DFB激光器的光栅结构引入的光场分布周期性变化，光波模式与光场的周期性变化量之间存在相位匹配条件。
当光波模式波导内的相位与光栅周期相匹配时，光场的能量会受到增强。
同时，光栅结构在波导中引起衍射，根据布拉格衍射的原理，当入射光的波长满足布拉格条件时，正好反射出入射波长的光，其他波长则被衍射至其他方向。
最后，DFB激光器通过调节激发电流和光栅参数来实现单频谐振和波长稳定输出。
通过控制激发电流的大小，可以调节激光器工作在临界或超临界状态，以实现单频输出。
而通过调节光栅的折射率调制规律和周期长度，可以调整激光器的输出波长。
这种自然折射率调制和周期性结构的组合使得DFB激光器能够实现高度单频、高纵模品质因子和波长稳定的输出。
总结起来，DFB激光器的原理基于同轴叠层结构的波导和光栅反射层的周期性结构。
通过光子反馈机制和布拉格衍射原理，实现单频谐振和波长稳定输出。
DFB激光器具有高纵模品质因子、窄线宽和波长可调等特点，广泛应用于光通信、光纤传感、光谱分析和光子学研究等领域。
用注入锁模法改善DFB激光器的频率响应
第２ ７卷
第 ８期
半
导
体
学
报
Ｖ ｏ１ ２ Ｎ Ｏ． ．７ ８
Ａｕ ｇ．， ０ ２ ０６
２０ ０ ６年 ８月
ＣＨ Ｉ ＮＥＳＥ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ ＡＬ Ｆ Ｊ Ｏ ＳＥＭ Ｉ ＣＯ Ｎ ＤＵ Ｃ ＴＯ Ｒ Ｓ
用 注入 锁 模 法 改 善 Ｄ Ｂ激 光 器 的 频 率 响 应 ＊ Ｆ
张 伞海生 韬 温继敏 宇 超 伟 亮 刘 刘 陈 谢 祝宁华 ’
（ 国 科 学 院 半 导 体 研 究 所 集 成 光 电子 学 国家 重 点 实 验 室 ，北 京 中 １０８） ０ ０ ３
摘 要 ：验 证 了 通 过 注 入 锁 模 方 法 ， 布 反 馈 （ Ｂ 半 导 体 激 光 器 的频 率 响 应 可 以得 到 明显 的 改 善 ． 验 中 通 过 一 分 ＤＦ ） 实 个 环 形 器 ， 主 激 光 器 的输 出 光 注 入 到 从 激 光 器 ．测 量 了从 激 光 器 在 有 注 入 光 和 没 有 注 入 光 时 的 光 谱 和频 率 响 应 将
２ 实验 装 置
实验装 置 如 图 １所 示 ． 用 Ａｇｌｎ 公 司 生 产 采 ｉ ｔ ｅ 的 ８ ６ Ａ 可调 谐激 光 器作 为 主激 光 器 ， 出 的窄 线 １４ 发 宽连 续激 光 通 过 环 行 器 后 ， 入 到 一 个 ＤＦ 激 光 注 Ｂ 器 ． 形器 需要 低 的插入 损耗 ， 的 隔离率 和低 的偏 环 高 振 依赖 ． 实验 中作 为从激 光器 的 ＤＦ Ｂ激光 器 的阈值
＊国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ 准 号 ￣０ １ １３，０ ３ ０ ０ ６ ５ ６ ０ ） 批 ６ ５０ ７ ６ ５６ １ ，０ ０ ０ ６
半导体激光器原理及应用PPT课件
2019/11/4
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半导体激光器的线宽
上面曲线给出了LD线宽与1/P之间的关系、和温度对线宽的影响
2019/11/4
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半导体激光器的动态特性
半导体激光器有别于其它激光器的最重要特点之一在于它有被交变信号直接调 制的能力，这在信息技术中具有重要的意义。
与工作在直流状况的半导体激光器不同，在直接高速调制情况下会出现一些有 害的效应，成为限制半导体激光器调制带宽能力的主要因素。
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半导体激光器等效电路
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半导体激光器的热特性
引发机制： 在半导体激光器中，由于不可避免的存在着各种非辐射复合损耗、自由载流子吸 收等损耗机制，使外微分量子效率只能达到20％~30％，意味着相当部分注入的 电功率转换为了热量，引起激光器的升温。这会导致LD的阈值电流增大、发射波 长红移、模式不稳定、增加内部缺陷，严重影响器件的寿命。 解决办法：
（b）受激辐射：受激发射出的光子频率，相位和方向都与入射光子h 相同。
（c）受激吸收：原子接收辐射能 h 从基态能级E1越入受激能级E2。 产生激光的必要条件：受激辐射占主导地位
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自发辐射的特点
这种过程与外界作用无关。各原子的辐射都是独立地进行。因而所发光子的频 率、初相、偏振态、传播方向等都不同。不同光波列是不相干的。
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半导体激光器横模与侧模
有多侧模的半导体激光器的近场和远场
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纵模谱的影响因素
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可见，若要选频，就要控制温度，要稳定功率输出，
也要选择恒温控制
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半导体激光器的光束发散角
dfb激光器外延结构及其制备方法与流程
dfb激光器外延结构及其制备方法与流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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dfb激光器是一种特殊的半导体激光器，其外延结构对激光器性能有着重要的影响。
一种DFB激光器光栅及芯片的制作方法[发明专利]
![一种DFB激光器光栅及芯片的制作方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b0ca592da66e58fafab069dc5022aaea998f4134.png)
(10)申请公布号 CN 103050888 A(43)申请公布日 2013.04.17C N 103050888 A*CN103050888A*(21)申请号 201310008696.8(22)申请日 2013.01.10H01S 5/12(2006.01)(71)申请人武汉电信器件有限公司地址430074 湖北省武汉市洪山区邮科院路88号(72)发明人王任凡 刘应军 阳红涛 胡忞远熊永华(74)专利代理机构北京汇泽知识产权代理有限公司 11228代理人黄挺(54)发明名称一种DFB 激光器光栅及芯片的制作方法(57)摘要本发明公开了一种DFB 激光器光栅及芯片的制作方法。
该DFB 激光器光栅制作时光栅层结构为两层P-InP 层中间夹一层P-InGaAsP 层，先在顶端P-InP 层外涂覆光栅用光刻胶，烘干后进行全息曝光，显影，制作成均匀光栅；然后使用HCl 、H 3PO 4和H 2O 组成的腐蚀液腐蚀掉一层P-InP 层；再用H 2SO 4、H 2O 2和H 2O 组成的腐蚀液腐蚀掉P-InGaAsP 层；最后除去光刻胶，得到DFB 激光器用光栅。
通过这种三明治光栅结构设计和InGaAsP/InP 两种材料的选择性腐蚀，可获得深度一致的均匀光栅。
本发明方法制作成本低，光栅一致性好，DFB 激光器成品率高，利于大规模生产的需要。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页1/1页1.一种DFB 激光器光栅的制作方法，其特征在于，制作时光栅层结构为两层P-InP 层中间夹一层P-InGaAsP 层；先在顶端P-InP 层外涂覆光栅用光刻胶，烘干后进行全息曝光，显影，制作成均匀光栅；然后使用HCl 、H 3PO 4和H 2O 组成的腐蚀液，腐蚀掉P-InP 层；再用H 2SO 4、H 2O 2和H 2O 组成的腐蚀液腐蚀掉P-InGaAsP 层；最后除去光刻胶，得到DFB 激光器光栅。
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动 即使用低抖动的微波信号源及低噪声微波放大器等
致谢 感谢课题组有关同事提供的实验器材及仪器
参考文献
GS-DFB半导体激光器的光自注入技术
作者：
作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
徐磊， 姚敏玉， 张剑峰， 李玉华， 陈明华， 高以智， Xu Lei， Yao Minyu， Zhang Jianfeng， Li Yuhua， Chem Minghua， Gao Yizhi 清华大学电子工程系,北京,100084
中国激光 CHINESE JOURNAL OF LASERS 2000,27(5) 8次
参考文献(7条) 1.M Jinno Effects of crosstalk and timing jitter on all-optical time-division demultiplexing using a nonlinear fiber sagnac interferometer switch[外文期刊] 1994(12) 2.M Jinno Correlated and uncorrelated timing jitter in gain-switched laser diodes[外 文期刊] 1993(10) 3.Dong-sun Seo;Dug Y Kim;Hai-Feng Liu Timing jitter reduction of gain-switched DFB laser by external injection -seeding 1996(01) 4.P Gunning;J K Lucek;D G Moodie Gainswitched DFB laser diode pulse source using continuous wave light injection for jitter suppression and an electroabsorption modulator for pedestal suppression[外文期刊] 1996(11) 5.M Schell;W Utz;D Huhse Low jitter single-mode pulse generation by a selfseeded,gain-switched Fabry-Perot semiconductor laser 1994(24) 6.R Calvani;F Cisternino;R Girardi All fibre self injection seeding for timing jitter reduction in a chirp compensated gain-switched DFB laser 7.L P Barry;J Debeau;R Boittin Simple technique to improve the spectral quality of gain-switched pulses from a DFB laser[外文期刊] 1994(25)
可忽略不计 故光脉冲的实际抖
动值为
实验测量结果及分析
未采取光自注入方法前
激光器输出光脉冲的时脉冲的时间抖动明显减小 其波形见图 示波
器测得的抖动值为
由 式计算可得实际抖动值为
未采取光自注入
抑制抖动之前 由于该激光器输出的光脉冲抖动较大 作为光时钟脉冲源用于光纤非线性环镜
量方法[期刊论文]-雁北师范学院学报2006,22(5)
6. 李玉华.娄采云.韩明.王兆欣.高以智 10GHz低抖动增益开关DFB激光器[期刊论文]-半导体学报 2001,22(6) 7. 贾东方.丁永奎.胡智勇.王肇颖.刘俭辉.李世忱.JIA Dong-Fang.DING Yong-kui.HU Zhi-yong. WANG Zhao-ying.LIU Jian-hui.LI Shi-chen 10 GHz超连续脉冲光子源的实验研究[期刊论文]-光 电子·激光2005,16(7) 8. 王安斌.伍剑.拱伟.林金桐 高消光比超短脉冲产生的实验研究[期刊论文]-中国激光2004,31(3) 9. 孙伟.田小建.孙建国.衣茂斌.张慕义.张玉清.马振昌 GaAs单片集成激光器驱动电路在片测量 [期刊论文]-半导体学报2000,21(10) 10. 郑奇.ZHENG Qi 外注入式增益开关激光器最优控制分析[期刊论文]-湖北民族学院学报（自然 科学版）2010,28(2)
透镜 准直后 再经另一自聚焦透镜耦合进入光纤 实验中保持激光器的直流偏置为
微波调制信号的平均功率为
温度控制在
图
激光器
图 实验装置图
光自注入减小抖动的实验装置如图 所示 在
激光器的输出端接一光纤耦合器
耦合器的 两 输 出 端 连 接 一 偏 振 控 制 器
和光纤拉伸装置
构成光纤环路反射
镜 通过调节 可以改变自注入光强度 注入光延迟时间的改变通过拉伸光纤来实现
第 卷第期 年月
中国激光
半导体激光器的光自注入技术
徐 磊 姚敏玉 张剑峰 李玉华 陈明华 高以智
清华大学电子工程系 北京
提要 报道了一种光脉冲自注入的新方法 它能使增益开关
激光器输出光脉冲的时间抖动
从
减小到
分析了注入光延迟时间及功率对时间抖动的影响 指出为取得抑制时间
抖动的最佳效果 必须选择合适的反馈光脉冲延迟时间和适当的反馈光功率 实验中观察到在增
实验中用频率合成器
产生
的正弦波信号 经微波放大器放大到
几十至百毫瓦 作为
半导体激光器的微波调制信号和提供取样示波器的外触发信
号用
取样示波器
可直接读出光脉冲时间抖动均方根值
根据
求 得光脉冲实际时间抖动值
式中
为示波器触发延迟而引入的时间抖动
的
典型值为
实验中采用微波信号源和放大电路引入的抖动 为
为光电转换接头引入的时间抖动 一般
对
信号解复用时 系统误码率较大 无法达到
取此技术减小抖动后 该光源已成功地用于半导体光放大器环镜
的通信系统要求 经采 对
期
徐 磊等
半导体激光器的光自注入技术
的解复用实验 误码率可达
图
激光器直接输出的光脉冲
图 减小抖动后输出的光脉冲
图 脉冲最小时间抖动值随自注入延迟时间变化曲线
图 产生畸变的光脉冲
率的提高 在光通信系统中 为达到误码率
等于
要求光脉冲的时间抖动小于脉冲
时间间隔的
对于光时分复用系统 如果利用
全光解复用 对光脉冲时间抖动要求更高 需小于脉
冲时间间隔的
因此 对于
的光时分复
用系统 光脉冲的时间抖动应小于
增益开关
半导体激光器产生超
短光脉冲是基于激光张弛振荡的机理 如图 所示
在高重复频率正弦电流调制作用下 当载流子密度
讨论
用上述取样示波器直接测量光脉冲的时间抖动 适用于
脉冲抖动的测量 小于
的脉冲抖动量的精确测量需要宽带宽 低噪声 高分辨率的频谱仪 否则会引入较大的测量误
差 值得注意的是应尽量避免输出光纤连接线端面的光反馈影响测量精度 本文提出的减小
时间抖动的方法适用于抑制非相关抖动 进一步降低光脉冲的时间抖动还需要减小其相关抖
成输出光脉冲的严重畸变 如图 所示 分析造
成光脉冲畸变的原因 是由于在光脉冲建立期 图 输出光脉冲的最小时间抖动值随自注入
间注入光脉冲 此时腔内载流子密度大于阈值
光功率的变化曲线
即图 中
阶段 注入光脉冲引起受激辐
射输出 形成两个尖峰 调节时应避免这种情况
在
激光器和环路反射镜之间加一个
的耦合器 调节 改变反馈光功
增加并超过阈值 时 腔内光子数密度按指数急 剧增加 导致载流子密度减小 形成一个超短光脉
图 增益开关半导体激光器工作原理
冲 由于
半导体激光器内自发辐射造成 达到
阈值 的时刻 在时域上发生随机变化 从而导
致光脉冲的建立时间产生抖动 这是非相关抖动产生的根本原因 通常 光脉冲的时间抖动包
括相关抖动和非相关抖动 相关抖动由激光器的驱动电路引起 非相关抖动主要来源于激光
wavelength optical pulses at arbitrary repetition rates[期刊论文]-光电子快报（英文版
） 2006(4)
4.张明江.王云才 可调谐双波长低抖动增益开关光脉冲的产生[期刊论文]-激光技术 2006(2)
5.方晓惠.王东宁.陈吉武.张敏.李世忱.靳伟 互注入锁定产生双波长可调谐光脉冲的实验研究[期
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刊论文]-光学学报 2005(1)
6.方晓惠.王东宁.陈吉武.张敏.李世忱.靳伟 互注入锁定产生双波长可调谐光脉冲的实验研究[期
刊论文]-光学学报 2005(1)
7.方晓惠.王东宁.陈吉武.张敏.李世忱.靳伟 互注入锁定产生双波长可调谐光脉冲的实验研究[期