1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京大学现代工程与应用科学学院，江苏 南京 210093
3 中国卫星海上测控部，江苏 江阴 214431
4 中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210007
双波长激光器腔内模式竞争激烈，因此输出模式的稳定性是双波长激光器的关键参数。从降低双波长激光器中两个主模之间的功率差、提高边模抑制比出发，设计了集成反射区的两段式双波长分布反馈半导体激光器。利用传输矩阵法对激光器的光栅结构进行仿真，分析了反射区光栅对激光器的阈值、主模功率差等参数的影响。根据仿真优化的结果，制作了单片集成两段式双波长分布反馈半导体激光器芯片并进行了测试。测试结果表明两段式结构能够提高双波长激光器的稳定性和边模抑制比，减小两个主模的功率差。在稳定工作的情况下，两个主模功率差可达0.3 dB，边模抑制比大于35 dB。
激光器 双波长激光器 分布反馈半导体激光器 两段式激光器 光子集成 单片集成 光学学报
2023, 43(10): 1014002
混沌光的延时特征（TDS）和带宽（BW）是影响混沌激光应用的两个重要参量，常用来表征混沌光的混沌特性。将具有外腔光反馈的半导体激光器（SL）作为主激光器，将具有相位调制光反馈的SL作为从激光器，并将主激光器输出的混沌光单向双路注入到从激光器中，构成具有外光单向双路注入的相位调制光反馈的SL系统。数值研究了外光注入系数和反馈系数等参数对系统输出混沌光TDS的影响，进而在TDS被有效抑制的参数条件下，对系统输出混沌光的带宽进行了研究。结果表明，用该方案和通过对参数值区间的适当选取可以有效地抑制混沌激光的TDS，并且混沌激光的3 dB带宽最大约为20 GHz。
激光器 分布反馈半导体激光器 混沌激光 相位调制光反馈 延时特征 带宽
Author Affiliations
Abstract
1 College of Communications Engineering, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210007, China
2 School of Optoelectronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
3 Microwave-Photonics Technology Laboratory, National Laboratory of Microstructures & College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Weak RF signal detection with high resolution and no blind zone based on directly modulated multi-mode optoelectronic oscillation has been proposed. The high-sensitivity optical modulators and optical filters are avoided because multi-mode oscillation is obtained based on directly modulating the semiconductor laser at the relaxation oscillation frequency. For the directly modulated optoelectronic oscillator, the detection characteristics such as gain for the RF signal, resolution, noise floor, and sensitivity are firstly analyzed. The experimental results are consistent with the simulated results. For the RF signal of unknown frequency, it can be detected out and amplified by tuning the bias current and delay time of the loop. There is no blind zone within 1–4.5 GHz. The system provides a maximum gain of 17.88 dB for the low-power RF signal. The sensitivity of the system can reach as high as . The properties such as gain dynamic range and power stability are also investigated. The system has potential for weak RF signal detection, especially for the RF signal with unknown frequency.
radio frequency detection optoelectronic oscillator distributed feedback semiconductor laser Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 113901
光子学报
2021, 50(11): 1114003
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学激光光谱研究所, 山西 太原 030006
2 浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
基于石英增强光声光谱技术,以中心波长为2.0 μm的窄线宽分布反馈式半导体激光器(DFB)为激励光源,采用波长调制及二次谐波解调技术通过改变激光器工作电流实现波长扫描完成了痕量CO2气体检测系统,并通过优化实验参数确定了常压下激光最佳调制深度,实现了高灵敏CO2浓度的检测.通过改变待测气体中的水汽浓度,研究了水汽对CO2气体探测结果的影响,结果显示在水汽浓度低于0.2%范围内,CO2气体光声信号随H2O浓度的上升而明显增强,当浓度高于此值后,H2O浓度的增加对CO2光声信号的增强作用几乎维持不变.数据显示,常温常压下H2O分子通过提高分子弛豫率最多可将二氧化碳R16吸收线的光声信号幅值提高约2.1倍.优化后的装置可以很好的实现大气中CO2浓度的检测.该装置获得的最小探测灵敏度为19 ppm(1σ,300 ms积分时间),相应的归一化噪声等效吸收系数为4.71×10-9 cm-1·W·Hz-1/2.
石英增强光声光谱 2.0 μm分布反馈激光器 气体传感器 分子弛豫率 Quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy 2.0 μm distributed feedback semiconductor laser Gas sensors Molecular relaxation rate 光谱学与光谱分析
2015, 35(8): 2078
中国矿业大学 信息与电气工程学院, 徐州 221116
为了实现远端多节点的高效检测并降低成本, 设计了一种新颖的分布式光纤气体传感系统。该系统采用共享一个工作于特种波长的分布反馈半导体激光器, 将其置于一个本地控制节点内并通过双向光纤链路串联各远端检测节点, 同时使用特殊设计的远端节点结构和光纤段, 在每个检测节点, 用两个Y型耦合器接入气室, 将系统中信号分为上行流和下行流, 避免来自其它节点信号影响并直接实现时分复用; 并以三节点系统的瓦斯体积分数检测为例进行数值计算和实验。结果表明, 激光二极管占总成本比重可由约60%降至约38%, 且增加循环检测次数能使各节点测定气体体积分数的相对误差降低, 首个节点的相对误差可降至0.2%以下, 甚至更低, 该方案能够精简高效地实现共享光源的分布检测。
光电子学 分布式光纤气体传感系统 分布反馈半导体激光器 光纤传感器 气体检测 optoelectronics distributed optical fiber gas sensing system distributed feedback semiconductor laser optical fiber sensor gas detection
1 福建信息职业技术学院 电子工程系, 福州 350003
2 万能科技大学 工程与电子学院，中坜 32061
为了减小时分复用无源光网络(TDM-PON)上行信号光波长的飘移，基于TDM-PON上行信号光功率均衡器架构，采用单模激光注入锁定光网络单元(ONU)法布里-珀罗(F-P)激光器(LD)方法，研究了F-P LD输出光波长的锁模特性，包括锁模的范围、驱动电流对锁模特性的影响、锁模前后温度变化引起F-P LD光波长变化情况等。结果表明，当驱动电流为9mA时，F-P LD可被锁模的波长范围为0.38nm，大于ONU上行光波长因环境温度变化5℃而产生的波长位移量0.25nm，F-P LD被锁模可使ONU上行信号的光波长相同且稳定，降低光功率均衡后的噪声。
光通信 光功率均衡 光注入锁定 法布里-珀罗激光器 分布反馈半导体激光器 optical communications optical power equalization optical injection-locked Fabry-Perot laser diode distributed feedback semiconductor laser
国防科学技术大学光电科学与工程学院， 湖南 长沙 410073
选用普通商用带尾纤的分布反馈式（DFB）半导体激光器作从激光器，测试了DFB半导体激光注入锁定的基本特性，如不同注入光功率下的锁定带宽、模式频谱、相位噪声及输出光功率，证明了相干光注入锁定具有极大改善从激光器频谱纯度同时不影响其输出光功率的特性；锁定后的从激光器可看作一个窄带、可调谐的光滤波器，并能提供一定的功率增益，滤波器的中心波长和带宽完全由注入光信号决定。将DFB半导体激光注入锁定技术应用于基于微波电光移频的布里渊光纤传感，实现了具有布里渊频移的单频信号提取放大，解决了直流工作点漂移带来的光强波动问题。
激光技术 光纤传感 窄带光滤波器 激光注入锁定 分布反馈式半导体激光器 布里渊光纤传感
1 西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715
2 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室, 四川 成都 610054
在由一个外腔分布反馈(DFB)半导体激光器和一个独立的DFB半导体激光器构成的开环单向耦合混沌同步系统中，通过微调发射激光器的偏置电流可以精确控制两个激光器之间的频率失谐，从而可对不同频率失谐下的系统混沌同步状态进行研究。实验研究结果表明，在较小的频率失谐范围(-0.19~0.95 GHz)之内，混沌时间序列在传输延迟时间与外腔反馈时间之差处得到了最大0.84的关联值，而在传输延迟时间处的关联值为0.78。此时，完全同步超越广义同步，系统呈现完全同步状态(CCS)；当频率失谐超过这一范围，广义同步超越完全同步，混沌同步将表现为广义同步状态(GCS)。因此，通过调节发射激光器的电流，可实现完全同步和广义同步之间的转换。理论仿真结果与实验所得结果趋势相同。
激光技术 分布反馈半导体激光器 混沌同步 广义同步 完全同步 频率失谐
实验研究了外部光注入分布反馈(DFB)激光器的非线性动力学行为，并给出了其输出特性随注入光强度和频率失谐量变化的动力学特征图。实验结果表明，激光器的动力学行为对外部的微扰十分敏感; 在不同外部光注入条件下，激光器可以呈现出单周期、倍周期、多周期以及混沌等多种非线性动力学特征; 在注入光强度和频率失谐量变化空间存在三个复杂动力学区域; 激光器表现出的复杂动力学行为总是与周期行为有关; 当激光器处于复杂动力学区域时，其频谱为连续谱，在连续谱上存在多个明显的峰，所对应的频率定义为特征频率，特征频率的大小不随注入光的强弱以及频率变化。
非线性光学 分布反馈半导体激光器 外部光注入 频率失谐量
