利用SOA環(huán)形腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可調(diào)諧激光器 - 筱曉上海光子

更新時(shí)間：2022-06-16

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可調(diào)諧激光器可以在一定的波長范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)激光器的輸出波長，為科研和工作帶來了很大的便利。實(shí)現(xiàn)激光波長調(diào)諧的原理大致有三種，第一種是通過某些元件（如光柵）改變諧振腔低損耗區(qū)所對(duì)應(yīng)的波長來改變激光的波長，第二種是通過改變某些外界參數(shù)（如磁場、溫度等）使激光躍遷的能級(jí)移動(dòng)，第三種是利用非線性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)波長的變換和調(diào)諧（非線性光學(xué)、受激拉曼散射、光二倍頻，光參量振蕩）。

我們采用第一種原理，通過將可調(diào)諧濾波器加入激光諧振腔的方式改變腔內(nèi)的損耗曲線，系統(tǒng)原理圖如下所示：

可調(diào)諧激光器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

SOA(Semiconductor O ptical Amplifier)是一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的光放大器。它結(jié)構(gòu)簡單、體積小，便于與其他光器件進(jìn)行集成，充分利用了現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光器技術(shù)，制作工藝成熟，成本低、壽命長、功耗小。在該可調(diào)諧激光器諧振系統(tǒng)中，SOA同時(shí)提供了增益介質(zhì)和泵浦源的功能。SOA驅(qū)動(dòng)電路中集成了SOA光芯片的溫控系統(tǒng)和電流控制系統(tǒng)，主要是防止光芯片在使用過程中的損壞，同時(shí)也提高了激光器的功率穩(wěn)定性。

可調(diào)濾波器控制了諧振腔中不同頻段的損耗強(qiáng)度，可選擇性地讓自發(fā)輻射光在目標(biāo)頻率點(diǎn)進(jìn)行受激放大，生成激光。以本文的可調(diào)濾波器為例，其可調(diào)濾波范圍為1545~1557 nm。掃描濾波器的濾波范圍并采集激光輸出光譜，得到不同波段的激光輸出光譜圖如下：

可調(diào)諧激光器光譜圖

同時(shí)，我們測試了該可調(diào)諧激光器的功率穩(wěn)定性和波長穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)如下：

功率穩(wěn)定性測試圖

波長穩(wěn)定性測試圖

測得激光的線寬為57.3pm：

輸出激光線寬測試圖

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