搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

双光纤光栅外腔半导体激光器相干失效研究

黄毅泽 李毅 王海方 俞晓静 张虎 张伟 朱慧群 孙若曦 周晟 张宇明

引用本文:
Citation:

双光纤光栅外腔半导体激光器相干失效研究

黄毅泽, 李毅, 王海方, 俞晓静, 张虎, 张伟, 朱慧群, 孙若曦, 周晟, 张宇明

Coherence collapse of the dual fiber Bragg grating external cavity semiconductor laser

Huang Yi-Ze, Li Yi, Wang Hai-Fang, Yu Xiao-Jing, Zhang Hu, Zhang Wei, Zhu Hui-Qun, Sun Ruo-Xi, Zhou Sheng, Zhang Yu-Ming
PDF
导出引用
  • 根据双光纤Bragg光栅(FBG)外腔半导体激光器相干失效的物理过程, 运用速率方程和双FBG耦合模理论, 分析了双FBG外腔半导体激光器相干失效产生和控制的条件, 提出了实现和控制双FBG外腔半导体激光器相干失效多模稳定工作的方法. 双FBG外腔半导体激光器在相干失效下具有多模的稳定工作状态, 相干失效长度缩短, 相干失效长度内光谱稳定. 实验测量结果表明, 外腔反射率为3%时, 从非相干失效状态到相干失效状态, 半峰值全宽度从0.5 nm突然展宽到0.9 nm. 在相干失效状态下, 功率稳定, 边模抑制比大于45 dB, 在0℃70℃工作温度范围内峰值波长漂移小于0.5 nm, 最小相干失效长度小于0.5 m. 双FBG外腔半导体激光器相干失效的应用对提高光纤放大器和光纤激光器的性能具有重要意义.
    The preconditions and controlling factors of coherence collapse (CC) are analyzed by the rate equations and dual fiber Bragg grating (FBG) couple mode theory based on the physical process of dual FBG external cavity semiconductor lasers. A method of achieving and controlling CC multi-mode stable state is put forward for dual FBG external cavity semiconductor lasers. When the dual FBG external cavity semiconductor laser operates at the multi-mode stable state under the CC regime, the CC length reduces. The spectrum of the laser is relatively stable within the CC length. The experimental results show the output power of the laser is stable while the laser with the 3% external reflectivity is operating under the CC regime. The side mode suppression ratio is more than 45 dB. The full wave at half maximum broadens from 0.5 nm to 0.9 nm dramatically as soon as the laser operates from the incoherence collapse regime to the CC regime. The wavelength shift is less than 0.5 nm at the operating temperature of 0 ℃70 ℃. The minimum of the CC length is less than 0.5 m. The CC application of dual FBG external cavity semiconductor lasers is vital to improve the performance of optical fiber amplifiers and fiber lasers.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号: 2006AA03Z348)、教育部科学技术研究重点项目(批准号: 207033)、上海市教委科学技术研究重点项目(批准号: 10ZZ94)、上海市人才发展基金(批准号: 2009014)、上海市研究生创新基金项目(批准号: JWCXSL1101, JWCXSL1001)和上海市重点学科(批准号: S30502)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2006AA03Z348), the Key Project of Chinese Ministry of Education (Grant No. 207033), the Key Science and Technology Research Project of Shanghai Committee (Grant No. 10ZZ94), the Shanghai Talents Developing Foundation (Grant No. 2009014), the Innovation Fund Project For Graduate Student of Shanghai (Grant No. JWCXSL1101, JWCXSL1001), and the Shanghai Leading Academic Discipline Project (Grant No. S30502).
    [1]

    Hirano K, Yamazaki T, Morikatsu S, Okumura H, Aida H, Uchida A, Yoshimori S, Yoshimura K, Harayama T, Davis P 2010 Opt. Express 18 5512

    [2]

    Ermakov I V, Tronciu V Z, Colet P, Mirasso C R 2009 Opt. Express 17 8749

    [3]

    Yan S L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2827 (in Chinese) [颜森林 2008 物理学报 57 2827]

    [4]

    Ding L, Wu J G, Xia G Q, Shen J T, Li N Y, Wu Z M 2011 Acta Phys. Sin. 60 014210 (in Chinese) [丁灵, 吴加贵, 夏光琼, 沈金亭, 李能尧, 吴正茂 2011 物理学报 60 014210]

    [5]

    Arecchi F T, Meucci R 2009 Eur. Phys. J. B 69 93

    [6]

    Kovachev L M 2007 Opt. Express 15 10318

    [7]

    Metcalfe M, Muller A, Solomon G S, Lawall J 2009 J. Opt. Soc. Am. B: Opt. Phys. 26 2308

    [8]

    Zhai D Q, Liu C X, Liu Y, Xu Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 816 (in Chinese) [翟笃庆, 刘崇新, 刘尧, 许喆 2010 物理学报 59 816]

    [9]

    Guan B L, Guo X, Zhang J L, Ren X J, Guo S, Li S, Chuai D X, Shen G D 2011 Acta Phys. Sin. 60 014209 (in Chinese) [关宝璐, 郭霞, 张敬兰, 任秀娟, 郭帅, 李硕, 揣东旭, 沈光地 2011 物理学报 60 014209]

    [10]

    Nili-Ahmadabadi H, Khorsandi A R 2011 Chin. Phys. B 20 054205

    [11]

    Hou D X, Liu B, Shi P M 2009 Acta Phys. Sin. 58 5942 (in Chinese) [侯东晓, 刘彬, 时培明 2009 物理学报 58 5942]

    [12]

    Laidig W D, Caldwell P J, Lin Y F, Peng C K 1984 Appl. Phys. Lett. 44 653

    [13]

    Wang L R, Liu X M, Gong Y K, Hu X H,Wang Y S, Lu K Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 4464 (in Chinese) [王擂然, 刘雪明, 宫永康, 胡晓鸿, 王屹山, 卢克清 2009 物理学报 58 4464]

    [14]

    Adams A R 1986 Electron. Lett. 22 249

    [15]

    Wen J H, Liu J, Zhang H, Chen J L, Huang Z Z, Jiao Z X, Lai T S 2010 Acta Phys. Sin. 59 370 (in Chinese) [文锦辉, 刘俊, 张慧, 陈佳龙, 黄梓柱, 焦中兴, 赖天树 2010 物理学报 59 370]

    [16]

    Beernink K J, York P K, Coleman J J 1989 Appl. Phys. Lett. 55 2585

    [17]

    Liu S B, Sun J, Xu Z Q, Liu J S 2009 Chin. Phys. B 18 5219

    [18]

    Zhang X D, Liu X, Zhao P D 2009 Acta Phys. Sin. 58 4415 (in Chinese) [张晓丹, 刘翔, 赵品栋 2009 物理学报 58 4415]

    [19]

    Zhang J Z, Wang A B, Wang Y C 2009 Acta Phys. Sin. 58 3793 (in Chinese) [张建忠, 王安帮, 王云才 2009 物理学报 58 3793]

    [20]

    Lee C L, Han P 2009 Opt. Rev. 16 526

    [21]

    Barmenkov Y O, Zalvidea D, Salvador T P, Cruz J L, Andrés M V 2006 Opt. Express 14 6394

    [22]

    Jin G X, Zhang L Y, Cao L 2009 Chin. Phys. B 18 952

    [23]

    Noriega J M, Valle A, Pesquera L 2008 Opt. Quant. Electron. 40 119

    [24]

    Arteaga M A, Lopez-Amo M, Hernandez J, Koltys K, Tabaka A, Thienpont H, Panajotov K 2008 Opt. Quant. Electron. 40 69

    [25]

    Lin H H, Wang J J, Dang Z, Zhang R, Deng Y, Xu D P, Chen J, Wang C, Chen D H 2010 Acta Phys. Sin. 59 1130 (in Chinese) [林宏奂, 王建军, 党钊, 张锐, 邓颖, 许党朋, 陈骥, 王超, 陈德怀 2010 物理学报 59 1130]

    [26]

    Davis M K, Ghislotti G, Balsamo S, Loeber D A S, Smith G M, Hu M H, Hong K N 2005 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 11 1197

    [27]

    Wang J C, Cassidy D T 2004 IEEE J. Quantum Electron. 40 673

    [28]

    Murakami A, Ohtsubo J, Liu Y 1997 IEEE J. Quantum Electron. 33 1825

    [29]

    Tartwijk G H M, Agrawal G P 1998 Prog. Quantum Electron. 22 43

    [30]

    Hu S S, Li Y, Jiang Q J, Wu B 2008 Chin. J. Lasers 35 44 (in Chinese) [胡双双, 李毅, 蒋群杰, 武斌 2008 中国激光 35 44]

    [31]

    Huang Y Z, Li Y, Wang H F, Yu X J, Zhang H, Zhang W, Zhu H Q, Zhou S, Sun L X, Zhang Y M 2011 Chin. Opt. Lett. 9 031403

  • [1]

    Hirano K, Yamazaki T, Morikatsu S, Okumura H, Aida H, Uchida A, Yoshimori S, Yoshimura K, Harayama T, Davis P 2010 Opt. Express 18 5512

    [2]

    Ermakov I V, Tronciu V Z, Colet P, Mirasso C R 2009 Opt. Express 17 8749

    [3]

    Yan S L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2827 (in Chinese) [颜森林 2008 物理学报 57 2827]

    [4]

    Ding L, Wu J G, Xia G Q, Shen J T, Li N Y, Wu Z M 2011 Acta Phys. Sin. 60 014210 (in Chinese) [丁灵, 吴加贵, 夏光琼, 沈金亭, 李能尧, 吴正茂 2011 物理学报 60 014210]

    [5]

    Arecchi F T, Meucci R 2009 Eur. Phys. J. B 69 93

    [6]

    Kovachev L M 2007 Opt. Express 15 10318

    [7]

    Metcalfe M, Muller A, Solomon G S, Lawall J 2009 J. Opt. Soc. Am. B: Opt. Phys. 26 2308

    [8]

    Zhai D Q, Liu C X, Liu Y, Xu Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 816 (in Chinese) [翟笃庆, 刘崇新, 刘尧, 许喆 2010 物理学报 59 816]

    [9]

    Guan B L, Guo X, Zhang J L, Ren X J, Guo S, Li S, Chuai D X, Shen G D 2011 Acta Phys. Sin. 60 014209 (in Chinese) [关宝璐, 郭霞, 张敬兰, 任秀娟, 郭帅, 李硕, 揣东旭, 沈光地 2011 物理学报 60 014209]

    [10]

    Nili-Ahmadabadi H, Khorsandi A R 2011 Chin. Phys. B 20 054205

    [11]

    Hou D X, Liu B, Shi P M 2009 Acta Phys. Sin. 58 5942 (in Chinese) [侯东晓, 刘彬, 时培明 2009 物理学报 58 5942]

    [12]

    Laidig W D, Caldwell P J, Lin Y F, Peng C K 1984 Appl. Phys. Lett. 44 653

    [13]

    Wang L R, Liu X M, Gong Y K, Hu X H,Wang Y S, Lu K Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 4464 (in Chinese) [王擂然, 刘雪明, 宫永康, 胡晓鸿, 王屹山, 卢克清 2009 物理学报 58 4464]

    [14]

    Adams A R 1986 Electron. Lett. 22 249

    [15]

    Wen J H, Liu J, Zhang H, Chen J L, Huang Z Z, Jiao Z X, Lai T S 2010 Acta Phys. Sin. 59 370 (in Chinese) [文锦辉, 刘俊, 张慧, 陈佳龙, 黄梓柱, 焦中兴, 赖天树 2010 物理学报 59 370]

    [16]

    Beernink K J, York P K, Coleman J J 1989 Appl. Phys. Lett. 55 2585

    [17]

    Liu S B, Sun J, Xu Z Q, Liu J S 2009 Chin. Phys. B 18 5219

    [18]

    Zhang X D, Liu X, Zhao P D 2009 Acta Phys. Sin. 58 4415 (in Chinese) [张晓丹, 刘翔, 赵品栋 2009 物理学报 58 4415]

    [19]

    Zhang J Z, Wang A B, Wang Y C 2009 Acta Phys. Sin. 58 3793 (in Chinese) [张建忠, 王安帮, 王云才 2009 物理学报 58 3793]

    [20]

    Lee C L, Han P 2009 Opt. Rev. 16 526

    [21]

    Barmenkov Y O, Zalvidea D, Salvador T P, Cruz J L, Andrés M V 2006 Opt. Express 14 6394

    [22]

    Jin G X, Zhang L Y, Cao L 2009 Chin. Phys. B 18 952

    [23]

    Noriega J M, Valle A, Pesquera L 2008 Opt. Quant. Electron. 40 119

    [24]

    Arteaga M A, Lopez-Amo M, Hernandez J, Koltys K, Tabaka A, Thienpont H, Panajotov K 2008 Opt. Quant. Electron. 40 69

    [25]

    Lin H H, Wang J J, Dang Z, Zhang R, Deng Y, Xu D P, Chen J, Wang C, Chen D H 2010 Acta Phys. Sin. 59 1130 (in Chinese) [林宏奂, 王建军, 党钊, 张锐, 邓颖, 许党朋, 陈骥, 王超, 陈德怀 2010 物理学报 59 1130]

    [26]

    Davis M K, Ghislotti G, Balsamo S, Loeber D A S, Smith G M, Hu M H, Hong K N 2005 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 11 1197

    [27]

    Wang J C, Cassidy D T 2004 IEEE J. Quantum Electron. 40 673

    [28]

    Murakami A, Ohtsubo J, Liu Y 1997 IEEE J. Quantum Electron. 33 1825

    [29]

    Tartwijk G H M, Agrawal G P 1998 Prog. Quantum Electron. 22 43

    [30]

    Hu S S, Li Y, Jiang Q J, Wu B 2008 Chin. J. Lasers 35 44 (in Chinese) [胡双双, 李毅, 蒋群杰, 武斌 2008 中国激光 35 44]

    [31]

    Huang Y Z, Li Y, Wang H F, Yu X J, Zhang H, Zhang W, Zhu H Q, Zhou S, Sun L X, Zhang Y M 2011 Chin. Opt. Lett. 9 031403

  • [1] 孙斌, 赵立臣, 刘杰. 双孤子非线性干涉中的狄拉克磁单极势. 物理学报, 2023, 72(10): 100501. doi: 10.7498/aps.72.20222416
    [2] 周沛, 张仁恒, 朱尖, 李念强. 基于双路光电反馈下光注入半导体激光器的高性能线性调频信号产生. 物理学报, 2022, 71(21): 214204. doi: 10.7498/aps.71.20221308
    [3] 张依宁, 冯玉玲, 王晓茜, 赵振明, 高超, 姚治海. 半导体激光器混沌输出的延时特征和带宽. 物理学报, 2020, 69(9): 090501. doi: 10.7498/aps.69.20191881
    [4] 张柏富, 朱康, 武恒, 胡海峰, 沈哲, 许吉. 双凹型谐振腔结构的金属半导体纳米激光器的数值仿真. 物理学报, 2019, 68(22): 224201. doi: 10.7498/aps.68.20190972
    [5] 吕志国, 杨直, 李峰, 李强龙, 王屹山, 杨小君. 基于光纤中超短脉冲非线性传输机理与特定光谱选择技术的多波长飞秒激光的产生. 物理学报, 2018, 67(18): 184205. doi: 10.7498/aps.67.20181026
    [6] 代显智, 刘小亚, 陈蕾. 一种采用双换能器和摆式结构的宽频振动能量采集器. 物理学报, 2016, 65(13): 130701. doi: 10.7498/aps.65.130701
    [7] 魏月, 樊利, 夏光琼, 陈于淋, 吴正茂. 基于混沌信号非相干光注入下两半导体激光器间的双向混沌通信. 物理学报, 2012, 61(22): 224203. doi: 10.7498/aps.61.224203
    [8] 丁灵, 吴正茂, 吴加贵, 夏光琼. 基于双光反馈半导体激光器的单向开环混沌同步通信. 物理学报, 2012, 61(1): 014212. doi: 10.7498/aps.61.014212
    [9] 梁君生, 武媛, 王安帮, 王云才. 利用频谱仪提取双反馈混沌半导体激光器的外腔长度密钥. 物理学报, 2012, 61(3): 034211. doi: 10.7498/aps.61.034211
    [10] 张建忠, 王安帮, 张明江, 李晓春, 王云才. 反馈相位随机调制消除混沌半导体激光器的外腔长信息. 物理学报, 2011, 60(9): 094207. doi: 10.7498/aps.60.094207
    [11] 王晓琰, 李曙光, 刘硕, 张磊, 尹国冰, 冯荣普. 中红外高双折射高非线性宽带正常色散As2 S3光子晶体光纤. 物理学报, 2011, 60(6): 064213. doi: 10.7498/aps.60.064213
    [12] 丁灵, 吴加贵, 夏光琼, 沈金亭, 李能尧, 吴正茂. 双光反馈半导体激光混沌系统中外腔延时反馈特征的抑制. 物理学报, 2011, 60(1): 014210. doi: 10.7498/aps.60.014210
    [13] 张继兵, 张建忠, 杨毅彪, 梁君生, 王云才. 外腔半导体激光器随机数熵源的腔长分析. 物理学报, 2010, 59(11): 7679-7685. doi: 10.7498/aps.59.7679
    [14] 陈怀军, 莫嘉琪. 双参数奇摄动非线性反应扩散问题. 物理学报, 2010, 59(7): 4409-4412. doi: 10.7498/aps.59.4409
    [15] 邹建龙, 马西奎. 级联功率因数校正变换器的级间耦合非线性动力学行为分析. 物理学报, 2010, 59(6): 3794-3801. doi: 10.7498/aps.59.3794
    [16] 操良平, 夏光琼, 邓涛, 林晓东, 吴正茂. 基于非相干光反馈半导体激光器的双向混沌通信研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5541-5546. doi: 10.7498/aps.59.5541
    [17] 牛生晓, 王云才, 贺虎成, 张明江. 光注入半导体激光器产生可调谐高频微波. 物理学报, 2009, 58(10): 7241-7245. doi: 10.7498/aps.58.7241
    [18] 刘四平, 张玉驰, 张鹏飞, 李刚, 王军民, 张天才. 减反膜外腔半导体激光器特性的研究. 物理学报, 2009, 58(1): 285-289. doi: 10.7498/aps.58.285.1
    [19] 赵严峰. 双反馈半导体激光器的混沌特性研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6058-6062. doi: 10.7498/aps.58.6058
    [20] 于海鹰, 崔碧峰, 陈依新, 邹德恕, 刘 莹, 沈光地. 一种与光纤高效耦合的新型大光腔大功率半导体激光器. 物理学报, 2007, 56(7): 3945-3949. doi: 10.7498/aps.56.3945
计量
  • 文章访问数:  7348
  • PDF下载量:  686
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-07-13
  • 修回日期:  2011-06-21
  • 刊出日期:  2012-01-05

/

返回文章
返回