本篇论文介绍了一种新型的半导体激光器设计方案,主要研究了利用电负反馈技术来压窄激光线宽,该技术特别适合于相干光纤通信和相干光检测等领域,这些领域对光源的单纵模性和窄线宽有极高的要求。文中提及的关键技术包括电负反馈窄谱技术、光纤环形谐振腔的应用以及自聚焦棒外腔半导体激光器的使用。
在相干光纤通信系统中,由于传输信号的复杂性以及对传输质量的高要求,传统的半导体激光器往往不能满足高性能通信系统的需求。因此,需要开发具备特定特性的激光器,即单纵模输出以及较窄的线宽。线宽是指激光器输出光谱的宽度,它的大小直接影响到激光器的应用性能。较窄的线宽可以提供更高的光谱纯度,从而降低信号传输过程中的噪声干扰。
电负反馈技术是通过提取激光器产生的调频(FM)噪声信号,并将此信号放大后重新注入激光器中,以达到抵消FM噪声的效果,从而实现线宽的压窄。这种技术避免了改变激光器的腔结构,降低了因光反馈导致的系统不稳定性问题。
本文中还提到,传统的使用F-P标准具作为鉴频器的电负反馈半导体激光器,其部件分布在光学平台上,非常容易受到环境因素的影响,如机械振动和温度变化,限制了在实际应用中的稳定性。相比之下,作者提出用光纤环形谐振腔来替代F-P标准具,由于光纤环形谐振腔的结构稳定性较好,抗干扰能力强,因此具有很好的应用前景。
为了进一步提高激光器性能,本文还讨论了自聚焦棒外腔(GRECC)半导体激光器的应用。这种激光器即使在高速调制下也能保持稳定的单纵模输出,并且具有良好的波长调谐能力。通过将电负反馈技术应用于GRECC激光器,可以有效压窄其输出光的线宽。
实验部分介绍了一套电负反馈半导体激光器的实验系统,实验中使用了1.3μm的自聚焦棒外腔InGaAsP BH型半导体激光器,并通过实验验证了该方案的有效性。实验结果表明,该激光器输出光的最窄线宽为850kHz。文中还提到了实验系统的关键组件和参数,包括控制激光器工作温度、注入电流以及压电陶瓷电压等,这些都是调整激光器输出性能的重要因素。
通过实验验证,本文提出的电负反馈窄谱技术能够有效降低半导体激光器的FM噪声,并提高输出光的线宽稳定性。这一技术的提出和验证,对于推动相干光纤通信和相干光检测等领域的技术进步具有重要意义。此外,利用光纤环形谐振腔作为鉴频器的新方案,不仅提高了系统的稳定性,也使得该技术更容易在实际的通信系统中得到应用。