可实现波长精准调谐的半导体激光器谐振模式及注入锁定研究

基本信息
批准号:61904157
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:郭仁甲
学科分类:
依托单位:盐城师范学院
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
谐振模式注入锁定分布反馈(DFB)可调谐半导体激光器重构等效啁啾
结项摘要

With the development of internet, the demand for data communication is increasing explosively, and optical interconnection is considered as a feasible solution. In this project, an in-line laser based on reconstruction equivalent chirp is proposed. In order to balance output power, the output power of laser is adjusted by integrating semiconductor optical amplifier at the output end of optical waveguide. The simulation model will be set up, and the research will be carried out by theory and experiment. In order to solve the problem of crosstalk between modes, the resonance mode of series Bragg grating is first studied in the simulation. The main mode and secondary mode of the TE/TM mode of the resonant cavity composed of two and three Bragg gratings will be mainly calculated. When the electric injection is changed in each section of the grating, the competition mechanism between main mode and sub mode of the TE/TM mode, and the Bi-directional coupling mechanism between the TE mode and the TM mode will be analyzed. Then under the changing of the driving current, the injection power and the temperature during the injection locking process, the instability and chaos will be studied. In the experiment, the reconstruction equivalent chirp technique is used to realize the manufacture of the in-line Bragg grating. At the same time, the Bragg wavelength of the sampled grating can be changed by changing the sampling period easily. The laser is expected to provide a large amount of low cost light source for the wavelength division multiplexing photonic chip in the future.

随着互联网的发展,数据通讯的需求量大幅增长,光互联被认为是可行的解决方案。本项目提出基于重构等效啁啾的串联式激光器,并为了功率均衡输出,在光波导输出端集成半导体光放大器调节激光器的输出功率。拟建立仿真模型,从理论和实验两方面展开研究。针对模式之间的串扰问题,仿真中首先拟研究串联布拉格光栅的谐振模式,主要计算两段及三段布拉格光栅组成的谐振腔的TE/TM模式的主模、次模,在改变每一段光栅区的电注入时,分析TE/TM模式的主模和次模竞争机理,以及TE模式与TM模式之间双向耦合机理,从而最终实现单模波束输出;之后在注入锁定过程中受到的驱动电流、注入功率、温度等的影响情况,研究注入量不同而产生的不稳定性及混沌现象。实验中拟利用重构等效啁啾技术实现该串联式布拉格光栅的制造。同时,改变取样周期,就可以改变取样光栅的布拉格波长。该激光器有望未来为波分复用光子芯片提供大批量低成本的光源。

项目摘要

本项目建立了半导体激光器谐振模式的理论模型与波长精准调谐的电流生成方法。建立了由三段布拉格光栅组成谐振腔的激光器仿真模型,揭示了注入载流子的分配比作用于谐振模式的机理,优化了结构、电流等参数,提出并实验验证了电控分布式相移调谐激射波长的方法,制备了基于重构等效啁啾技术的三段光栅结构的激光器阵列,获得了高边模抑制比、单纵模、波长精准调谐的激光器及其阵列;建立了串联激光器的仿真模型,揭示了从属激光器的驱动电流、基于种子激光器驱动电流而注入从属激光器的注入功率等作用于锁定范围的机理,研究了从属激光器的不稳定性及混沌现象,制备了基于重构等效啁啾技术的集成半导体光放大器的串联半导体激光器阵列,提出了功率-波长等高线投射方法,生成了由半导体光放大器的驱动电流、激光器的驱动电流进行联调的调谐电流组,获得了功率平坦的符合电信通信标准的精准波长输出。本研究对面向波分复用光网络系统的“精准光子集成”比如精准波长调谐、低成本、大批量的半导体激光器及其阵列具有借鉴作用。研究成果发表期刊论文5篇,其中SCI检索论文4篇、“编辑精选”论文1篇,申请发明专利2项,国际学术会议特邀报告1人次;获得盐城市自然科学优秀学术成果奖三等奖1项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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