Author Affiliations
Abstract
1 National Engineering Research Center for Optoelectronic Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 College of Materials Sciences and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The 975 nm multimode diode lasers with high-order surface Bragg diffraction gratings have been simulated and calculated using the 2D finite difference time domain (FDTD) algorithm and the scattering matrix method (SMM). The periods and etch depth of the grating parameters have been optimized. A board area laser diode (BA-LD) with high-order diffraction gratings has been designed and fabricated. At output powers up to 10.5 W, the measured spectral width of full width at half maximum (FWHM) is less than 0.5 nm. The results demonstrate that the designed high-order surface gratings can effectively narrow the spectral width of multimode semiconductor lasers at high output power.
laser diodes distributed Bragg reflector high order gratings high power laser diodes narrow spectrum width Journal of Semiconductors
2024, 45(3): 032401
李永倩 1,2,3,*范海军 1,2,3张立欣 1,2,3王磊 1,2,3[ ... ]赵旭 1,2,3
1 华北电力大学电子与通信工程系, 河北 保定 071003
2 华北电力大学, 河北省电力物联网技术重点实验室, 河北 保定 071003
3 华北电力大学, 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室, 河北 保定 071003
多模光纤中存在的多个自由度为大容量通信和多参量传感提供了可能, 然而多模光纤中存在的高阶模不仅不稳定、 易耦合和易辐射损耗, 而且导致了布里渊增益谱畸变、 谱宽展宽和布里渊增益峰值降低, 严重劣化了系统的测量精度与传感可靠度。 因此, 研究多模光纤布里渊增益谱的特性和整形优化尤为重要。 首先对多模光纤的布里渊频移和布里渊增益谱特性进行了理论研究, 并与少模光纤、 单模光纤进行对比。 结果表明： 多模光纤的布里渊频移与模式折射率及布里渊散射角有关, 当布里渊散射角不变时, 布里渊频移与模式群编号呈负相关; 当模式群编号不变时, 布里渊频移与布里渊散射角呈正相关。 相比单模光纤, 少模光纤与多模光纤由于受到高阶模的影响, 布里渊增益峰值和布里渊频移较低, 布里渊增益谱较宽。 多模光纤中的高阶模最多, 对应的布里渊增益峰值和布里渊频移最低, 布里渊增益谱最宽。 此外, 分析并设计了两种基于单模光纤的多模光纤布里渊增益谱整形优化方法。 搭建移频本地外差布里渊光时域反射系统, 通过测量比较两种整形优化系统的布里渊增益谱宽及抗弯曲性能, 以评估整形优化程度。 实验结果表明： 提出的两种整形优化方法不同程度地减小了多模光纤的布里渊增益谱宽, 获取的布里渊增益谱有着良好的Lorenz拟合度, 分别为0.974 47和0.987 89。 利用单模环形器结合单模光纤对准熔接多模光纤的方法有更好的整形优化效果和抗弯曲性能, 最小弯曲半径和布里渊增益谱宽分别为2.25 mm和53.12 MHz。
布里渊散射谱 多模光纤 谱整形 谱宽 抗弯曲性能 Brillouin scattering spectrum Multimode fiber Spectrum shaping Spectrum width Bending tolerance 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3559
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
高功率激光驱动器中多采用谱色散匀滑(SSD)的束匀滑技术,而SSD中的相位调制常使用等幅相位调制。为进一步改善匀滑效果,提高动态调控能力,提出一种特异性相位调制技术,即采用调制深度为时变函数的特异性调制方式来获得光谱宽度可随时间变化的信号输出。基于相位调制的频谱理论,分析了特异性相位调制后的激光频谱特性。利用任意波形发生器(AWG)整形输出的特定相位调制信号开展实验研究,通过改变AWG输出两路电信号的相对时间差,得到250 ps的信号光在3 ns内不同时间点的调制光谱,实验结果与理论模拟结果一致。这种调制方式可以完成光谱宽度的连续实时调控,这对于高功率激光驱动器的激光参数控制中实现动态的光谱色散匀滑有着重要应用。
激光光学 相位调制 光谱宽度 光谱色散匀滑 惯性约束核聚变 中国激光
2021, 48(20): 2005003
对比分析了InGaAs/InGaAsP柱状量子点材料TE模和TM模增益谱及其折射率变化谱随点区材料组分、垒区材料组分和量子点高宽比的变化特性, 并剖析了其中的物理机理。进一步联合考虑点区和垒区组分变化对兼顾增益与折射率变化以及偏振相关性的影响, 提出了一种多参数调配方法, 并据此设计出在1550nm通信波段(1540~1560nm)内兼顾增益与折射率变化的低偏振量子点材料In0.97Ga0.03As/In0.76Ga0.24As0.52P0.48。最后通过分析, 选定合适的工作载流子浓度。当载流子浓度为0.6×1024 m-3时, TE模和TM模的3dB谱宽交叠区面积分别为8.66×103和7.55×103nm/cm, 增益和折射率变化的偏振相关性分别在3%和10%以内。研究结果有助于未来全光网络中关键器件的优化设计。
量子点 增益 折射率变化 3dB谱宽交叠区面积 低偏振相关 quantum dot gain refractive index change overlap region area of 3dB spectrum width low polarization dependence
为了克服密集波分复用系统中多个光源难以同步且成本高等缺点, 提出了一种平坦度好、子载波数多、频谱宽度大且频率间隔可调的多载波光源生成结构.系统结构由马赫增德尔调制器、电吸收调制器和相位调制器级联组成, 在单一正弦信号驱动下, 输出多个低平坦度、频率间隔可调的子载波.在驱动信号频率为9和12.5 GHz, 系统生成的子载波数量为31个的条件下, 平坦度可达到0.09 dB.当驱动信号频率在3 GHz~16 GHz范围变化时, 输出的子载波数量基本不变, 且在子载波数量为31个的条件下, 平坦度均小于0.15 dB.当驱动信号频率为16 GHz, 平坦度小于0.15 dB时, 系统输出的多载波光源频谱宽度可达480 GHz.此外, 分析了MZM的上、下臂偏置电压差、EAM的啁啾因子、调制指数对生成多载波光源的平坦度、子载波数以及频谱宽度的影响.
光通信 多载波光源 频率间隔可调 外调制器 平坦度 频谱宽度 Optical communication Multi-carrier light source Adjustable frequency spacing External modulator Flatness Spectrum width
1 西安电子工程研究所, 西安 710100
2 中国船舶重工集团公司 第705研究所, 西安 710077
宽带强电磁脉冲是高功率微波技术近年来的主要发展方向之一，由于模拟器可用于强电磁辐射环境模拟，开展强电磁脉冲效应与防护研究，所以取得了快速发展。对宽带强电磁脉冲模拟器的研究现状进行了介绍，分析模拟器在工作频段和技术体制方面存在的共性，并结合研究需求，设计了一种宽带强电磁脉冲模拟器，该模拟器采用Marx发生器直接驱动高功率宽带天线的方式，实验结果显示该模拟器的远场辐射因子可达224 kV，辐射中心频率215 MHz，带宽可达32%，为宽带强电磁脉冲模拟技术的发展、科学研究提供了参考依据和试验条件。
宽带强电磁脉冲 模拟器 百分比带宽 辐射因子 Marx发生器 mesoband high power electromagnetic pulse simulator spectrum width radiation factor Marx generator 强激光与粒子束
2018, 30(1): 013206
对比分析了量子阱材料增益谱及其折射率变化谱随阱宽、应变和载流子浓度的变化特性,在此基础上以两谱线3 dB谱宽交叠区面积为度量,分析了各因素对兼顾材料增益与折射率变化的影响,并剖析了其中的物理机理。研究表明,两谱线3 dB谱宽交叠区面积随阱宽的变化过程中存在一个极大值;引入压应变有利于增大交叠区面积;交叠区面积随载流子浓度单调增加的过程中存在一个转折点,在转折点之前增加迅速,在转折点之后增加放缓。基于以上影响规律,选取适当的阱宽与压应变量,在载流子浓度为3.0×1024 m-3时,设计出的In0.583Ga0.417As/In0.817Ga0.183As0.4P0.6量子阱在C波段内可恰当地兼顾增益与折射率变化,两谱线3 dB谱宽交叠区面积为3.7×104 nm/cm。
量子阱 载流子导引 增益 折射率变化 3 dB谱宽交叠区面积 quantum well carrier-induced gain refractive index change overlap region area of 3 dB spectrum width
华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
针对传统的通过功率信息测量所得受激布里渊散射阈值偏高的问题, 提出了一种利用布里渊散射谱宽确定光纤受激布里渊散射阈值的新方法。分析了本地外差检测的原理及布里渊散射谱宽与入纤光功率的关系; 设计了基于本地外差检测的布里渊散射谱测量系统, 在常温下对不同长度标准单模光纤的受激布里渊散射阈值进行了测量。实验结果表明: 当光纤长度分别为48.8 km和9.5 km时, 根据功率信息获得的受激布里渊散射阈值对应的布里渊散射谱宽均接近恒定值10 MHz, 此时已发生严重的泵浦耗尽效应。利用布里渊散射谱表现出的低入纤功率时谱宽的线性下降特性和高入纤功率时谱宽的功率无关特性确定的两种光纤长度下的受激布里渊散射阈值分别为1.12 mW和3.8 mW, 对应的布里渊散射谱宽分别为24.86 MHz和23 MHz, 其值近似等于布里渊自然线宽。文中的研究结果对布里渊光时域反射系统最大入纤光功率的确定具有重要的参考价值。
光纤 受激布里渊散射阈值 外差检测 布里渊散射谱宽 fiber optics stimulated Brillouin scattering threshold heterodyne detection Brillouin scattering spectrum width 红外与激光工程
2017, 46(2): 0222001
大连工业大学 光子学研究所, 辽宁 大连 116034
为了进一步提高固态照明中荧光转换光源(PC-LED)的白光发射效率, 探寻激发源与荧光粉搭配对合成白光辐射通量转换效率之间的关系。以YAG荧光粉为对象, 搭配不同光谱宽度的激发源, 采用光谱计算方法研究了合成白光光源中激发源光谱宽度对其辐射通量转换效率的影响, 计算结果通过实验进行了验证。结果表明: 当光谱宽度较小时, 转换效率随光谱宽度的增加而缓慢降低; 当光谱宽度大于18 nm时, 转换效率急剧下降。每种荧光粉都有其理想激发源光谱宽度范围, 在此范围内激发源辐射通量转换效率高且受其光谱宽度影响较弱。
白光光源 激发源光谱宽度 光谱 辐射通量 white light source excitation spectrum width spectrum radiation flux
河北大学物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
通过氩气和空气中交流针板介质阻挡放电的光谱，研究了在外加电压正半周流注放电的等离子发光强度、谱线宽度、电场强度在放电通道内从针到板的空间分布情况，分析了介质板的存在对等离子参量空间分布的影响。通过对氩气放电光谱中763 nm和772 nm两条谱线强度研究发现，沿着放电通道从针到板等离子发光强度在针尖附近先增大后减小，在平板电极附近又迅速增大。通过研究氩气放电中696.54 nm谱线的展宽发现，谱线宽度在平板电极附近最大。通过空气放电光谱中氮分子离子线（391.4 nm）和氮分子谱线（394 nm）的强度比，计算了放电通道中电场强度的分布，发现沿着放电通道从针到板电场强度先减小后增大。研究发现，介质板的存在对于放电等离子参数的空间分布有着重要影响。
光谱学 等离子光谱 针板放电 谱线宽度 电场强度
