文档介绍：西南交通大学
博士学位论文
光纤环形腔半导体激光器的研究
姓名:潘炜
申请学位级别:博士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:陈建国
摘度的途径,为改善男阅苤副晏峁┝顺浞值氖笛橐谰荨6笔保庑┓要、析与结果对相关结构类型的激光器设计也具有一定的参考价值;扎本文围绕光纤环形腔半导体激光器辛私衔O低车睦砺酆实验研究。提出利用半导体光放大器魑:诵钠骷⑴浜衔蚕耸机械调谐带通滤波器作为选模元件,通过在线光纤耦合器、隔离器和单模光纤等构成外腔式可调谐纳杓品桨浮U攵哉庵纸峁沟奶氐悖紫龋理论上建立了奈锢砟P停悸堑叫胁ㄊ桨氲继骞夥糯笃髟鲆嫫滋性,引入筒ǔば拚睿玫绞视糜贔的单模行波速率方程,继而通过求解方程,推出了光子流密度分布的解析表达式。该结果为研究奈忍投匦缘於死砺刍 F浯危友∧7绞健⑵骷问耦男阅芙辛硕糠治觥W胖靥致哿思ど溷兄怠⒌餍撤段А⑼饬孔有率、边模抑制比、输出功率和瞬态响应等与器件参数之间的依赖关系。通过物理参量,使牡餍呈涑鎏匦缘玫搅擞呕结合现有的实验条件,组建了氖笛樽爸眉跋嘤Φ牟馐韵低场6用计算机程控,分别对氖涑鎏匦院投餍程匦越辛私衔W邢傅实验研究,确立了髦匾N锢砹坑肫骷问涞墓叵担⒍岳砺墼言和分析结果进行了验证。在国内首次实现高重复率下的动态单纵模调谐,得到稳定的单频光脉冲输出。采用射频电流直接调制,获得了重复频率高于、半值全宽度低于⒌餍撤段Т笥亩坦饴龀辶卸靖菔关键词:光纤环形腔半导体激光器,调谐,速率方程,半导体光放大器合分光比、耦合效率和端面剩余反射率⒐庀嘶沸吻坏淖芩鸷娜胧郑引入优化因子,确定了最佳耦合分光比,兼顾到波长调谐范围、输出功率等验结果,探讨了进一步拓宽调谐范围、提高光脉冲的重复频率和降低脉冲宽西南交通大学博士学位论文/一,
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题,一方面是由于分子束外延鳨⒔鹗粲谢锘嗟砘第一章绪论§半导体激光器的应用及其发展前景面是由于其在大功率半导体激光器删、可见光半导体激光器、中红经历了年的发展,半导体激光器已经成为激光大家族中极为重要的一员,由它引申发展的半导体光予学,集成光子学已成为信息高科技的重要支柱,正在推动着诸如光通信,光信息处理,光互联,光计算等重要前沿应用领域的发展。半导体激光器之所以成为当前光电子领域最活跃的研究课和化学束外延瘸〔阃庋蛹际酢⑽⒓庸ぜ际酢⒌臀轮评浼际鹾头装技术的迅速发展,使得半导体激光器具有良好的结构可控性涣硪环外半导体激光器和垂直腔面发射半导体激光器,以及它们的二维阵列等方面有着更为直接而广泛的应用。光纤通信正朝着高速率、大容量的方向发展。然而,当传输速率提高到/币呀咏⒌缱庸ひ盏募际跸拗疲?7⒏咚俾实牡缱悠骷唤龀本昂贵,而且技术难度大Ⅷ。很显然,承担信息交换的网络接点,如采用电子交换无疑将成为整个信息网络的瓶颈,突破这一瓶颈的根本途径只能依靠光子学。在光纤远程通信大量使用半导体激光器是九十年代后期光电子成功的一例,它主要用于信号发射、信号放大和泵浦源。随着局域网~带宽的拓宽,千兆位以太网和其他高速榈男求,为满足低成本的多模光发射接收机和光纤的要求,以及近期因特网爆炸性应用增长所带来的日益增高的带宽要求,在各类激光器中,半导体激光器是这种应用的最强竞争者之一。在波分复用局域网低持校半导体激光器已成为理想的“波长工程”器件纠,它为多波长激光器阵列西南交通大学博士学位论文
础上发展的应变量子阱结构,表现为激射波长得到延拓。填补了晶格匹配材和波长可调谐激光器的应用提供了独特且优良的可能性。与此同时,这种潜在市场需求也对作为通信光源的半导体激光器的性能和功能提出了更高、更随着光互连及二维光信息处理的发展,微小尺寸、极低功耗和高集成度激光器阵列的需求将提上日程。半导体激光器的结构决定了它具有高密度、高传输率、高平行光传输和可方便地进行二维空间组合的特点,因而它成为理想的集成光电子学有源器件和空间光学以及光计算机并行处理的关键器件。近年来的研究进展相当讯速,在光互连方面已走向实用阶段。随着平面光波导技术、光纤光栅及其光子集成技术的出现,应用于光复用缑芗ǚ指从肈凸馐狈指从肙系统的光学器件正朝着全光纤化和系统集成化方向发展。光子集成凸獾缱蛹善骷技术与相应的器件,是全光网络发展的必然趋势。由于半导体激光器很容易实现高密度的平面阵列集成,对于光信息处理和光计算技术的发展有着特殊的贡献,所以它可用于图像处理,模式识别,光神经网络计算技术和多值逻辑等新型电路送猓獯娲⒑拖允臼前氲继寮す馄用于激光打印、视盘机、高密度光盘的读写光源牡诙笫谐经历了同质结构、异质结构和量子阱结构的发展后,由于超薄层生长技术的发展和成熟,人为地改变半导体的结构参数,生长出优质的量子阱和超晶格材料,为发展新一代的光电子器件提供了前提条件,所以采用量子阱作为半导体激光器