半導(dǎo)體-光纖復(fù)合腔可調(diào)諧激光器的研究.pdf

1、如今半導(dǎo)體激光器的技術(shù)已日益成熟,其在光通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用逐漸增加,然而隨著各種新興技術(shù)特別是波分復(fù)用(WDM)技術(shù)等在光通信領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用,使得人們對作為通信光源的激光器又提出了更高的要求。本文通過對半導(dǎo)體-光纖復(fù)合腔(SFCC)可調(diào)諧激光器結(jié)構(gòu)原理和性能的詳細(xì)分析,闡述了一種相對有效的解決方案。該可調(diào)諧激光器是以Fabry-Perot型半導(dǎo)體激光器(FPLD)為核心,利用光纖、濾波器等器件構(gòu)造一個(gè)具有濾波效果的環(huán)形腔,從而實(shí)現(xiàn)激光的

2、窄帶輸出,通過調(diào)節(jié)濾波器則可實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)諧。這種激光器可滿足光通信系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸容量和速率的要求,因此有著很好的發(fā)展前景。
　　 本文首先對FPLD的基本理論進(jìn)行了詳盡的分析,并在此基礎(chǔ)上闡述其工作原理,進(jìn)而建立了關(guān)于SFCC激光器的一維理論模型,然后通過數(shù)值方法對激光器的時(shí)域和頻域特性做了深入的研究,具體步驟如下:
　　 1.首先論述了半導(dǎo)體的基本理論,對其材料增益及自發(fā)輻射特性進(jìn)行分析和研究,并得出了相應(yīng)的解析表達(dá)

3、式。然后詳細(xì)介紹了FPLD的結(jié)構(gòu)和工作原理,并推導(dǎo)出基于腔內(nèi)電磁場隨機(jī)光場展開的行波方程和載流子速率方程。
　　 2.描述了SFCC可調(diào)諧激光器的基本組成結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理。同時(shí)簡單介紹了一下F-P濾波器等相關(guān)器件的特性及其對整個(gè)系統(tǒng)的影響。
　　 3.采用分布時(shí)域算法對SFCC激光器的一維行波速率方程進(jìn)行數(shù)值化操作,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行求解(通過matlab仿真實(shí)現(xiàn)),分析其動態(tài)工作特性,如載流子濃度在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律等

4、。
　　 4.以時(shí)域動態(tài)仿真結(jié)果作為頻域分析SFCC可調(diào)諧激光器輸出光譜特性的初始值,并采用擴(kuò)展矩陣法建立頻域模型,分析其輸出譜的特性,這樣做是因?yàn)橹苯訉FCC激光器作頻域上的分析相對比較困難。
　　 之后在此基礎(chǔ)上將SFCC激光器中的可調(diào)諧濾波器部分改用取樣光柵來實(shí)現(xiàn),可得到更理想的輸出光譜,且調(diào)諧特性更好。本文將采用兩個(gè)不同取樣光柵構(gòu)成的組合型可調(diào)諧窄帶濾波器。首先對均勻光柵的布拉格條件及耦合模理論進(jìn)行了推導(dǎo)。然后