为了讨论三腔镜近似或耦合腔近似两种等效腔模型对计算光纤光栅外腔半导体激光器等效反射率等参量的近似程度, 挑选出最优的理论模型, 采用数值计算的方法进行模拟仿真, 得到了两种模型在采用切趾光纤Bragg光栅和非切趾光纤Bragg光栅情况下的阈值增益等特性曲线。结果表明, 在采用切趾光纤Bragg光栅, 特别是切趾深度较大的情况下, 采用三腔镜近似模型更加符合实际情况。此研究结果对分析和设计单纵模光纤光栅外腔半导体激光器具有一定的参考价值。

通过构建外腔半导体激光器的等效腔模型，并在修正的肖洛-汤斯线宽公式中引入外腔压窄因子，系统模拟了光纤光栅外腔半导体激光器的电流阈值特性和线宽特性。以等效腔模型为基础，综合考虑外腔压窄因子，利用修正后的肖恩-汤斯公式，使用Matlab对外腔激光器的阈值和线宽特性进行了系统的模拟。模拟结果表明：通过增加外腔反射率，可有效增加光子寿命并降低阈值载流子浓度，进而获得较低的阈值电流，对于0.81的外腔等效反射率，阈值电流低至3.83mA；通过增加外腔反射率、耦合效率和外腔长度，可显著压窄线宽至千赫兹量级；此外，合理限制增益芯片尺寸也会压窄线宽。激光器工作电流为60mA时，当外腔光栅反射率由0.1提高至0.9可使阈值电流由9.04mA降低至4.01mA，线宽由95.27kHz降低至1.34kHz；当外腔长度由2cm增加至6cm时，激光器线宽由3.20kHz降低至0.36kHz。

对一种复合外腔半导体激光器的阈值增益进行分析，引入等效反射率建立该复合外腔半导体激光器阈值增益系数和阈值电流密度公式。通过数值模拟分析研究了闪耀光栅一级衍射效率、分光板反射率及谐振腔输出端面反射率对阈值增益系数的影响。最后对该复合外腔结构进行了简要分析，探索了进一步优化的可能性。

文章介绍了980 nm LD-FBG(激光器-光纤布拉格光栅)多光腔组件的组成和工作原理; 报告了该组件在不同驱动电流和环境温度下的光谱测试结果; 分析讨论了楔型耦合光纤反射率对组件光谱的影响以及波长锁定和结构优化问题。实验表明, 当光功率为100~250 mW、环境温度为25~75 ℃时, 优化的多光腔组件峰值波长变化＜0.6 nm, 边模抑制比＞45 dB。

本文利用散射矩阵法和两步等效反射率法,分别就强耦合和弱耦合情况分析了耦合腔激光器的单模工作机理,并给出数值计算结果。