航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司，四川 成都 610092
高速光通信、高分辨率光传感等领域的发展迫切需要窄线宽激光器，半导体激光器凭借其高可靠性、高转化效率以及易于集成等优点得到广泛应用。当前，虽然实验已发现在弱耦合条件下，互注入锁定激光器可以显著改善半导体激光器的线宽，但缺乏稳定性分析的有效手段以及关键参数对线宽影响的深入分析。本文使用基于传输矩阵理论的阈值增益分析模型定性分析了互注入锁定激光器的稳定性，并应用基于噪声相关性的迭代噪声模型深入分析了线宽的主要影响参数，为窄线宽互注入锁定半导体激光器的应用提供参考。
激光器 半导体激光器 互注入锁定 窄线宽 弱耦合 噪声
1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024；太原理工大学 物理与光电工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
3 武汉光迅科技股份有限公司，湖北 武汉 430205
混沌激光具有宽频谱、类噪声、低相干等特性，在保密光通信、高速随机数、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪和分布式光纤传感等领域具有重要的应用价值。光子集成混沌激光器是混沌激光应用的核心器件，具有体积小、性能稳定、成本低等优点。综述了近十年来光子集成混沌半导体激光器的进展及其主要应用。首先介绍了混沌半导体激光器的集成方式；接着介绍了光子集成混沌半导体激光器的分类，根据其扰动方式讨论了直腔单反馈、多腔反馈、环形腔反馈、二维外腔反馈、互注入等结构，并对比分析了各自的优势与输出特性；然后介绍了光子集成混沌半导体激光器在光时域反射仪、保密光通信和高速随机数产生等方面的应用；最后，讨论了光子集成混沌激光器的关键集成技术、时延特征抑制及间歇混沌的特性。
光子集成 混沌半导体激光器 光反馈 互注入 photonic integration chaotic semiconductor laser optical feedback mutual injection 红外与激光工程
2020, 49(12): 20201066
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
3 武汉光迅科技股份有限公司, 湖北 武汉 430070
基于放大自发辐射(ASE)噪声扰动和半导体激光器互注入的方法,设计并研制了一款50 GHz宽带混沌信号发生器。该信号发生器主要包括两个分布式反馈半导体激光器(DFB-SL)和一个半导体光放大器(SOA),利用SOA产生的ASE噪声扰动SL产生混沌激光,基于SL互注入的拍频效应进一步实现频谱整形和带宽增强。在反馈强度为9.096%、频率失谐量为32.75 GHz、耦合强度为1.966的状态下,信号发生器可以产生频谱带宽超过50 GHz、平坦度为±2.5 dB、光谱线宽为0.56 nm的混沌激光。高带宽、高平坦度的宽带混沌信号发生器的研制,解决了混沌激光存在的频谱不平坦、带宽窄等问题,将进一步推动混沌激光的产业化应用。
激光器 混沌激光 放大自发辐射扰动 互注入 带宽 激光与光电子学进展
2019, 56(13): 131403
国防科技大学 光电科学与工程学院，湖南 长沙 410073
利用公共环形腔耦合实现了两路光纤激光器的无源相位锁定，研究了激光器之间耦合强度对锁相性能的影响。环形耦合腔主要由两个2×2的光纤耦合器组成，其构成了激光器之间能量相互注入耦合的公共通道，并使它们获得了初步的相位同步。考虑到耦合强度主要由成环光纤耦合器的耦合比决定，建立了分析耦合强度影响的理论模型，并从理论上研究了耦合比的大小和差异对环内光强和输出光强的影响。此外，实验上实现了两路掺铒光纤激光器的有效相位锁定，并通过分析远场干涉光斑和输出功率研究了锁相阵列输出激光束的相干性和合成效率。研究结果表明：足够的能量耦合强度是获得有效相位锁定的必要条件，通过增加耦合比来增大耦合强度可以提高锁相阵列的相干性，但会略微降低合成效率。
光纤激光器 相位锁定 相互注入耦合 环形耦合腔 耦合强度 fiber lasers phase locking mutual injection coupling ring coupled cavity coupling strength
1 军械工程学院光学与电子工程系， 河北 石家庄 050003
2 武汉军械士官学校光电技术研究所， 湖北 武汉 430075
相干合成技术是获得高功率、高亮度激光输出的有效途径之一。互注入锁相是获得相干合成的被动方式。理论分析与仿真模拟了角锥的相干特性，提出了基于角锥棱镜的脉冲固体激光束相干合成方案。开展了两路脉冲固体激光束相干合成和六路脉冲固体激光束相干合成的实验研究。得到了超过 255 mJ的合成激光输出，功率合成效率接近80%，可见度约为0.5。研究表明，该方法结构简单，是获得多路激光相干合成输出的有效方案。
激光器 相干合成 互注入锁相 角锥棱镜 激光与光电子学进展
2012, 49(10): 101402
武汉军械士官学校光电技术研究所， 湖北 武汉 430075
提出角锥作为相干合成元件实现互注入锁相获得相干合成输出的方案。对比分析了采用4种锁相结构进行两路光纤激光器相干合成的结果，并报道了4路光纤激光相干合成的最新实验结果。
光纤光学 相干合成 互注入锁相 角锥 中国激光
2011, 38(11): 1102005
武汉军械士官学校光电技术研究所, 湖北 武汉 430075
基于角锥互注入锁相相干合成方案,利用光纤Bragg光栅(R=85% @1 064 nm)作为两路光纤激光器的共用腔镜,实现了两路光纤激光器相关联,进一步提高了激光的互注入能量。采用外腔结构,较容易实现了两路光纤激光器的能量互注入锁相。在实验上观察到了远场清晰稳定的干涉条纹(可见度超过0.8),获得了功率合成效率约为80%的线偏振相干激光输出。
光纤光学 光纤激光器 相干合成 互注入锁相 角锥 fiber optics fiber laser coherent combining mutual-injection phase-locking corner cube
1 武汉军械士官学校光电研究所, 湖北 武汉 430075
2 中国科学技术大学物理系, 安徽 合肥 230026
提出一种基于角锥互注入锁相的多路光纤激光器相干合成新技术, 分析了其锁相原理, 设计了基于球面角锥和平面角锥的两种多光束光纤激光器相干合成方案。开展了基于平面角锥互注入锁相的两路光纤激光器的相干合成实验, 成功实现了两路独立光纤激光器的注入锁定, 观察到波长锁定（中心波长稳定在1085.22 nm）、远场干涉条纹（可见度约0.5）、线宽压缩（44%）和功率合成效率大于1（120%）等现象, 获得了超过2.4 W的相干合成激光输出。在两路光纤激光器不同功率比例注入条件下, 研究了波长漂移的规律, 得到了波长漂移量与注入功率成反比的定性规律。
激光器 光纤激光器 激光相干合成 互注入锁相 角锥腔
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 武汉军械士官学校光电研究所, 湖北 武汉 430075
研究了两路光纤激光的相位锁定和相干输出, 用融锥光纤耦合器实现了两路高掺铒光纤激光之间的相互耦合。提出了在激光器高反射率前腔镜的前面加融锥光纤耦合器的方法构成简单的共振腔, 从而实现两路光纤激光的相干叠加。开展了基于融锥光纤耦合器互注入锁相的两路光纤激光器的相干合成实验, 成功实现了两路光纤激光器的注入锁定, 观察到了波长锁定（中心波长稳定在1549.8 nm, 线宽为0.08 nm）、远场干涉条纹和线宽压缩现象。分析了单个激光器和激光器阵列的斜率效率, 当反射率为70%, 抽运功率均为145 mW时, 获得最大合成功率为127 mW。
激光器 光纤激光器 激光相干合成 相位锁定 互注入
