GaN基光栅外腔可调谐半导体激光器及其主动锁模研究

【摘要】普通边发射半导体激光器的光谱谱线较宽、光束相干性差、波长不可调谐,在很多应用领域都受到了限制,而利用外腔光反馈选模技术可以对现有的边发射激光器进行改进,构成外腔可调谐半导体激光器,从而输出频率稳定、窄线宽、可调谐的激光束,因此在光纤通信等领域有着广泛的应用前景。特别是位于蓝紫光波段的GaN基外腔可调谐半导体激光器,其所具有的波长优势,在高分辨率原子分子光谱测试、气体探测、高容量全息数据存储等领域具有潜在应用前景。此外,结合主动锁模技术,GaN基外腔可调谐半导体激光器可以输出超短脉冲激光,是高速开关和时间分辨光谱测试的理想光源。本论文基于以上研究意义,开展了GaN基光栅外腔可调谐半导体激光器及主动锁模的研究工作,取得了一系列有意义的研究结果,主要内容如下：1.完成了整套Littrow型光栅外腔半导体激光器的制作。根据实验需要确定了外腔半导体激光器的主要组成元件：半导体增益器件、准直透镜、闪耀光栅等,在Littrow型光栅外腔半导体激光器构型的基础上,设计了主要机械结构。2.对GaN基光栅外腔半导体激光器的波长调谐特性进行了测试分析。采用600lines/mm光栅进行了外腔调谐实验,对其输出光谱特性、调谐带宽、阈值、输出功率等性能进行了分析,由于内外腔之间较高的耦合效率,在引入外腔反馈后,半导体增益器件的阈值电流降低了27%,实现了7nm的宽带连续调谐；采用1800lines/mm高密度刻线光栅避免了高级次衍射光的损失,提高了单波长输出功率；研究了大注入电流条件下外腔激光器的性能,通过改变光栅角度,并结合注入电流的变化,实现了具有大功率、窄线宽、可调谐的激光输出。3.进行了GaN基光栅外腔半导体激光器的主动锁模实验。通过在半导体增益器件上同时施加直流偏置电流和射频调制电流,依靠射频正弦调制信号形成增益开关调制,获得了重复频率可调的脉冲激光输出。
【作者】陈少伟；
【导师】吕雪芹；张保平；
【作者基本信息】厦门大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】激光器；光栅外腔；宽带调谐；主动锁模；

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