半導體-光纖復合腔可調諧激光器的研究.pdf

1、如今半導體激光器的技術已日益成熟,其在光通信網絡中的應用逐漸增加,然而隨著各種新興技術特別是波分復用(WDM)技術等在光通信領域中的廣泛應用,使得人們對作為通信光源的激光器又提出了更高的要求。本文通過對半導體-光纖復合腔(SFCC)可調諧激光器結構原理和性能的詳細分析,闡述了一種相對有效的解決方案。該可調諧激光器是以Fabry-Perot型半導體激光器(FPLD)為核心,利用光纖、濾波器等器件構造一個具有濾波效果的環(huán)形腔,從而實現激光的

2、窄帶輸出,通過調節(jié)濾波器則可實現大范圍的調諧。這種激光器可滿足光通信系統(tǒng)對數據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的基本理論進行了詳盡的分析,并在此基礎上闡述其工作原理,進而建立了關于SFCC激光器的一維理論模型,然后通過數值方法對激光器的時域和頻域特性做了深入的研究,具體步驟如下:
　　 1.首先論述了半導體的基本理論,對其材料增益及自發(fā)輻射特性進行分析和研究,并得出了相應的解析表達

3、式。然后詳細介紹了FPLD的結構和工作原理,并推導出基于腔內電磁場隨機光場展開的行波方程和載流子速率方程。
　　 2.描述了SFCC可調諧激光器的基本組成結構和工作機理。同時簡單介紹了一下F-P濾波器等相關器件的特性及其對整個系統(tǒng)的影響。
　　 3.采用分布時域算法對SFCC激光器的一維行波速率方程進行數值化操作,并在此基礎上進行求解(通過matlab仿真實現),分析其動態(tài)工作特性,如載流子濃度在時間和空間上的變化規(guī)律等

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