光柵反饋外腔半導(dǎo)體激光器特性研究.pdf

1、光柵反饋外腔半導(dǎo)體激光器（External-Cavity Diode Lasers, ECDL）的工作特性如線寬窄、連續(xù)調(diào)諧范圍寬、輸出穩(wěn)定等是其應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)和工程領(lǐng)域的關(guān)鍵要素，研究這些特性對(duì) ECDL結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。本文主要基于Littrow型外腔結(jié)構(gòu)，對(duì)ECDL輸出模結(jié)構(gòu)、線寬、模穩(wěn)定性、調(diào)諧等特性開(kāi)展研究。
　　(1)構(gòu)建了不同于已有研究的Littrow型ECDL輸出模結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，基于該模型分析了結(jié)構(gòu)

2、參數(shù)對(duì)ECDL輸出模結(jié)構(gòu)的影響。
　　(2)分析了半導(dǎo)體激光器(Diode Lasers, LD)輸出端面反射率對(duì)ECDL閾值電流和輸出模結(jié)構(gòu)的影響。研究表明，LD輸出端面鍍膜減小反射率能夠減小 LD法布里-珀羅(Fabry-Perot, FP)腔對(duì)ECDL輸出模的影響，但對(duì)ECDL的閾值電流影響很小。
　　(3)研究了ECDL動(dòng)態(tài)模穩(wěn)定的特性。傳統(tǒng)的研究簡(jiǎn)化了外腔結(jié)構(gòu)，使光柵面與轉(zhuǎn)臂處于同一平面上。本文提出更一般的外腔結(jié)構(gòu)

3、，即光柵面與轉(zhuǎn)臂兩者不共面的結(jié)構(gòu)，分析了該結(jié)構(gòu)下結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)模穩(wěn)定性的影響。此外，本文還提出一類(lèi)具有結(jié)構(gòu)緊湊、裝配簡(jiǎn)單等特點(diǎn)的光柵-平面鏡結(jié)構(gòu)的外腔，分析表明，該結(jié)構(gòu)外腔的輸出光束方向能夠保持不變，并且當(dāng)光柵與平面鏡初始間距為2.7mm時(shí)，連續(xù)調(diào)諧范圍為4.3nm，調(diào)諧引起輸出光束的橫向位移僅為9.7μm。
　　(4)分析了外腔半導(dǎo)體激光器（陣列）輸出線寬的特性。著重關(guān)注了反饋耦合效率對(duì) ECDL輸出線寬的影響，基于模場(chǎng)耦合理論

4、推導(dǎo)了反饋耦合效率，分析結(jié)果表明，耦合效率受準(zhǔn)直透鏡的位置誤差的影響，當(dāng)透鏡在距離 LD輸出端面4.51?0.0317 mm,透鏡在光軸方向傾斜?5.31?時(shí)，輸出線寬近似不變。此外，推導(dǎo)了外腔半導(dǎo)體激光器陣列(External-Cavity Diode Lasers Arrays, ECDLA)輸出線寬的表達(dá)式，分析了半導(dǎo)體激光器陣列自身的Smile效應(yīng)對(duì)ECDLA輸出線寬的影響，探討了通過(guò)傾斜的平凸柱面透鏡減小“拋物線”型Smile