半導(dǎo)體激光器線寬壓窄研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器由于壽命長、體積小、可靠性高、成本低、頻率可調(diào)諧等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于測量和通信等領(lǐng)域。普通半導(dǎo)體激光器頻率和相位噪聲很高，線寬很寬，因而限制了其在一些領(lǐng)域的應(yīng)用，窄線寬穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器在基礎(chǔ)研究及高科技產(chǎn)品研發(fā)中都有著非常重要的應(yīng)用，如光原子鐘、高分辨率激光光譜、基本物理常數(shù)測量和基礎(chǔ)物理研究等。本論文首先闡述了窄線寬半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用背景及研究現(xiàn)狀，總結(jié)了半導(dǎo)體激光器壓窄線寬和穩(wěn)頻的方法，提出了一套用折疊腔光反饋壓窄半導(dǎo)

2、體激光器線寬的實驗方案。論文的工作主要分為理論和實驗研究兩個部分：
　　在理論分析部分中，首先介紹了光學(xué)諧振腔基礎(chǔ)和模式匹配原理。其次，基于速率方程論述了諧振腔光反饋壓窄線寬和穩(wěn)頻的原理，理論分析的結(jié)果表明，在弱反饋時，諧振腔光反饋能夠有效地壓窄半導(dǎo)體激光器的線寬，壓窄效果與反饋量和諧振腔精細度等因素相關(guān)。最后，就反饋光相位對線寬壓窄的影響進行理論分析，結(jié)果表明，反饋光與激光腔內(nèi)前表面反射的激光同相時，取得最好的線寬壓窄效果。在實

3、驗研究部分中，基于折疊腔光反饋壓窄半導(dǎo)體激光器線寬的原理，本文設(shè)計研制了一套波長640nm的窄線寬半導(dǎo)體激光器，具體內(nèi)容包括：
　?、僭O(shè)計了控制半導(dǎo)體激光器電流和溫度的驅(qū)動電路，并對電路性能進行測試。測試結(jié)果表明在短時間內(nèi)（20分鐘），該電路控制640nm半導(dǎo)體激光器波長的穩(wěn)定度優(yōu)于2.5×10-4nm，控制精度滿足線寬壓窄和穩(wěn)頻的實驗研究。
　?、谠O(shè)計了兩個精細度分別為4200和28200的折疊型光學(xué)諧振腔。實驗中，當(dāng)激光

4、頻率與諧振腔的諧振頻率共振時，諧振腔中窄線寬的激光反饋回激光器中，這部分反饋光在模式競爭中優(yōu)先起振，從而抑制其它模式的振蕩，窄化半導(dǎo)體激光器的線寬。
　　③通過設(shè)計的相位控制電路主動控制反饋光的相位，使反饋光與激光腔前表面反射的光場同相。最終，我們的實驗系統(tǒng)取得了穩(wěn)定的0.39MHz單縱模窄線寬半導(dǎo)體激光輸出。
　　實驗結(jié)果表明，相比自由運轉(zhuǎn)時多模振蕩 THz譜寬（90％功率），中心波長漂移在GHz量級的半導(dǎo)體激光器，本論文