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文檔簡介
1、半導體激光器由于壽命長、體積小、可靠性高、成本低、頻率可調諧等優(yōu)點,而被廣泛應用于測量和通信等領域。普通半導體激光器頻率和相位噪聲很高,線寬很寬,因而限制了其在一些領域的應用,窄線寬穩(wěn)頻半導體激光器在基礎研究及高科技產品研發(fā)中都有著非常重要的應用,如光原子鐘、高分辨率激光光譜、基本物理常數測量和基礎物理研究等。本論文首先闡述了窄線寬半導體激光器的應用背景及研究現狀,總結了半導體激光器壓窄線寬和穩(wěn)頻的方法,提出了一套用折疊腔光反饋壓窄半導
2、體激光器線寬的實驗方案。論文的工作主要分為理論和實驗研究兩個部分:
在理論分析部分中,首先介紹了光學諧振腔基礎和模式匹配原理。其次,基于速率方程論述了諧振腔光反饋壓窄線寬和穩(wěn)頻的原理,理論分析的結果表明,在弱反饋時,諧振腔光反饋能夠有效地壓窄半導體激光器的線寬,壓窄效果與反饋量和諧振腔精細度等因素相關。最后,就反饋光相位對線寬壓窄的影響進行理論分析,結果表明,反饋光與激光腔內前表面反射的激光同相時,取得最好的線寬壓窄效果。在實
3、驗研究部分中,基于折疊腔光反饋壓窄半導體激光器線寬的原理,本文設計研制了一套波長640nm的窄線寬半導體激光器,具體內容包括:
?、僭O計了控制半導體激光器電流和溫度的驅動電路,并對電路性能進行測試。測試結果表明在短時間內(20分鐘),該電路控制640nm半導體激光器波長的穩(wěn)定度優(yōu)于2.5×10-4nm,控制精度滿足線寬壓窄和穩(wěn)頻的實驗研究。
②設計了兩個精細度分別為4200和28200的折疊型光學諧振腔。實驗中,當激光
4、頻率與諧振腔的諧振頻率共振時,諧振腔中窄線寬的激光反饋回激光器中,這部分反饋光在模式競爭中優(yōu)先起振,從而抑制其它模式的振蕩,窄化半導體激光器的線寬。
?、弁ㄟ^設計的相位控制電路主動控制反饋光的相位,使反饋光與激光腔前表面反射的光場同相。最終,我們的實驗系統(tǒng)取得了穩(wěn)定的0.39MHz單縱模窄線寬半導體激光輸出。
實驗結果表明,相比自由運轉時多模振蕩 THz譜寬(90%功率),中心波長漂移在GHz量級的半導體激光器,本論文
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