GSDFB半导体激光器的光自注入技术

《GSDFB半导体激光器的光自注入技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GSDFB半导体激光器的光自注入技术（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 国 家 自 然 科 学 基 金编 号及 集 成 光 电 子 学 国 家 重 点 联 合 实 验 室 开 放 课 题 资 助 项目收 稿 日 期收 到 修 改 稿 日 期第卷 第期 中 国 激 光年月半 导 体 激 光 器 的 光 自 注 入 技 术徐 磊 姚 敏 玉 张 剑 峰 李 玉 华 陈 明 华 高 以 智清 华 大 学 电 子 工 程 系 北 京提 要 报 道 了 一 种 光 脉 冲 自 注 入 的 新 方 法它 能 使 增 益 开 关激 光 器 输 出 光 脉 冲 的 时 间 抖 动从减 小 到分 析 了 注 入 光 延 迟 时 间 及 功 率 对 时 间 抖 动 的 影 响指 出

2、 为 取 得 抑 制 时 间抖 动 的 最 佳 效 果必 须 选 择 合 适 的 反 馈 光 脉 冲 延 迟 时 间 和 适 当 的 反 馈 光 功 率实 验 中 观 察 到 在 增益 开 关激 光 器 光 脉 冲 建 立 期 间 注 入 反 馈 光 时输 出 光 脉 冲 会 发 生 严 重 畸 变关 键 词 增 益 开 关激 光 器时 间 抖 动自 注 入利 用半 导 体 激 光 器 的 增 益 开 关 效 应 产 生 超 短 光 脉 冲 是 高 速 光 时 分 复 用通信 系 统 中 常 用 的 光 发 射 源以 其 结 构 紧 凑 和 方 法 简 单 而 受 到 人 们 的 重 视得 到

3、 广 泛 的 应 用其不 足 之 处 之 一 是 输 出 光 脉 冲 时 间 抖 动 较 大直 接 影 响 光 通 信 系 统 的 误 码 特 性限 制 系 统 传 输 速率 的 提 高在 光 通 信 系 统 中为 达 到 误 码 率等 于要 求 光 脉 冲 的 时 间 抖 动 小 于 脉 冲图增 益 开 关 半 导 体 激 光 器 工 作 原 理时 间 间 隔 的对 于 光 时 分 复 用 系 统如 果 利 用全 光 解 复 用对 光 脉 冲 时 间 抖 动 要 求 更 高需 小 于 脉冲 时 间 间 隔 的因 此对 于的 光 时 分 复用 系 统光 脉 冲 的 时 间 抖 动 应 小 于增

4、 益 开 关半 导 体 激 光 器 产 生 超短 光 脉 冲 是 基 于 激 光 张 弛 振 荡 的 机 理如 图所 示在 高 重 复 频 率 正 弦 电 流 调 制 作 用 下当 载 流 子 密 度增 加 并 超 过 阈 值时腔 内 光 子 数 密 度 按 指 数 急剧 增 加导 致 载 流 子 密 度 减 小形 成 一 个 超 短 光 脉冲由 于半 导 体 激 光 器 内 自 发 辐 射 造 成达 到阈 值的 时 刻在 时 域 上 发 生 随 机 变 化从 而 导致 光 脉 冲 的 建 立 时 间 产 生 抖 动这 是 非 相 关 抖 动 产 生 的 根 本 原 因通 常光 脉 冲 的 时

5、 间 抖 动 包括 相 关 抖 动 和 非 相 关 抖 动相 关 抖 动 由 激 光 器 的 驱 动 电 路 引 起非 相 关 抖 动 主 要 来 源 于 激 光器 腔 内 自 发 辐 射 噪 声对 于半 导 体 激 光 器非 相 关 抖 动 往 往 大 于 相 关 抖 动因 此 减 小非 相 关 抖 动 是 降 低 光 脉 冲 时 间 抖 动 的 关 键目 前 减 小 时 间 抖 动 的 两 种 主 要 方 法 是 连 续 光 外 注入和 光 自 注 入连 续 光 外 注 入 需 要 外 加 一 个 连 续 光 源 并 使 其 波 长 位 于 输出 光 脉 冲 的 中 心 波 长 附 近这

6、将 增 加 光 脉 冲 源 的 成 本 费 用本 文 提 出 一 种 结 构 十 分 简 单 的 新 颖 光 自 注 入 技 术 来 减 小激 光 器 输 出 光 脉 冲 的时 间 抖 动由 于 反 馈 光 取 之 于激 光 器 输 出 的 光 脉 冲只 需 另 加 几 个 光 纤 器 件 便 可 获得 很 好 的 抑 制 时 间 抖 动 的 效 果光 自 注 入 减 小 抖 动 的 实 验 描 述实 验 中 所 使 用 的半 导 体 激 光 器 超 短 光 脉 冲 源 如 图所 示输 出 光 脉 冲 经 自 聚 焦透 镜准 直 后再 经 另 一 自 聚 焦 透 镜 耦 合 进 入 光 纤实

7、验 中 保 持 激 光 器 的 直 流 偏 置 为微 波 调 制 信 号 的 平 均 功 率 为温 度 控 制 在图激 光 器图实 验 装 置 图光 自 注 入 减 小 抖 动 的 实 验 装 置 如 图所 示在激 光 器 的 输 出 端 接 一 光 纤 耦 合 器耦 合 器 的 两 输 出 端 连 接 一 偏 振 控 制 器和 光 纤 拉 伸 装 置构 成 光 纤 环 路 反 射镜通 过 调 节可 以 改 变 自 注 入 光 强 度注 入 光 延 迟 时 间 的 改 变 通 过 拉 伸 光 纤 来 实 现实 验 中 用 频 率 合 成 器产 生的 正 弦 波 信 号经 微 波 放 大 器 放

8、 大 到几 十 至 百 毫 瓦作 为半 导 体 激 光 器 的 微 波 调 制 信 号 和 提 供 取 样 示 波 器 的 外 触 发 信号用取 样 示 波 器可 直 接 读 出 光 脉 冲 时 间 抖 动 均 方 根 值根 据求 得 光 脉 冲 实 际 时 间 抖 动 值式 中为 示 波 器 触 发 延 迟 而 引 入 的 时 间 抖 动的典 型 值 为实 验 中 采 用 微 波 信 号 源 和 放 大 电 路 引 入 的 抖 动为为 光 电 转 换 接 头 引 入 的 时 间 抖 动一 般可 忽 略 不 计故 光 脉 冲 的 实 际 抖动 值 为实 验 测 量 结 果 及 分 析未 采 取

9、 光 自 注 入 方 法 前激 光 器 输 出 光 脉 冲 的 时 间 抖 动 为其 波 形 如 图所 示调 节和 光 纤 拉 伸 装 置观 察 到 输 出 光 脉 冲 的 时 间 抖 动 明 显 减 小其 波 形 见 图示 波器 测 得 的 抖 动 值 为由式 计 算 可 得 实 际 抖 动 值 为未 采 取 光 自 注 入抑 制 抖 动 之 前由 于 该 激 光 器 输 出 的 光 脉 冲 抖 动 较 大作 为 光 时 钟 脉 冲 源 用 于 光 纤 非 线 性 环 镜对信 号 解 复 用 时系 统 误 码 率 较 大无 法 达 到的 通 信 系 统 要 求经 采取 此 技 术 减 小 抖

10、 动 后该 光 源 已 成 功 地 用 于 半 导 体 光 放 大 器 环 镜对中 国 激 光卷 的 解 复 用 实 验误 码 率 可 达图激 光 器 直 接 输 出 的 光 脉 冲图减 小 抖 动 后 输 出 的 光 脉 冲图脉 冲 最 小 时 间 抖 动 值 随 自 注 入 延 迟 时 间 变 化 曲 线图产 生 畸 变 的 光 脉 冲图输 出 光 脉 冲 的 最 小 时 间 抖 动 值 随 自 注 入光 功 率 的 变 化 曲 线为 了 进 一 步 研 究 注 入 光 延 时 和 功 率 对 减 小时 间 抖 动 的 影 响做 了 以 下 两 个 实 验加 入 一 个 光 学 延 迟 线

11、延 迟 时 间 调 节 可达改 变 延 迟 时 间测 得 输 出 光 脉 冲 的 最小 时 间 抖 动 与 延 迟 时 间 的 关 系 曲 线 如 图所 示可 以 看 出时 间 抖 动 值 随 反 馈 延 迟 时 间 呈 近 似 正弦 形 变 化实 验 中 观 察 到 若 反 馈 延 时 不 合 适 时不 仅 不 能 有 效 地 抑 制 噪 声减 小 抖 动而 且 会 造成 输 出 光 脉 冲 的 严 重 畸 变如 图所 示分 析 造成 光 脉 冲 畸 变 的 原 因是 由 于 在 光 脉 冲 建 立 期间 注 入 光 脉 冲此 时 腔 内 载 流 子 密 度 大 于 阈 值即 图中阶 段注

12、入 光 脉 冲 引 起 受 激 辐射 输 出形 成 两 个 尖 峰调 节 时 应 避 免 这 种 情 况在激 光 器 和 环 路 反 射 镜 之 间 加 一 个的 耦 合 器调 节改 变 反 馈 光 功率测 得 光 脉 冲 的 最 小 时 间 抖 动 与 注 入 光 功 率 关 系 曲 线 如 图所 示因 无 法 测 量 注 入激期 徐 磊 等半 导 体 激 光 器 的 光 自 注 入 技 术光 器 的 有 效 光 功 率曲 线 中 所 示 值 为 相 对 注 入 光 功 率从 图 中 可 以 看 出反 馈 光 功 率 在 一 定范 围 内 可 以 有 效 地 抑 制 抖 动但 是 反 馈 过

13、 强 会 引 起 噪 声 增 大 导 致 脉 冲 抖 动 增 加由 于 在 测 量 图和 图曲 线 时 在 光 路 中 接 入 光 学 延 迟 线光 纤 耦 合 器光 纤 接 头 的 增 多 导致 随 机 性 的 光 反 馈 量 增 加使 自 注 入 消 抖 动 的 效 果 略 变 差未 达 到讨 论用 上 述 取 样 示 波 器 直 接 测 量 光 脉 冲 的 时 间 抖 动适 用 于脉 冲 抖 动 的 测 量小 于的 脉 冲 抖 动 量 的 精 确 测 量 需 要 宽 带 宽低 噪 声高 分 辨 率 的 频 谱 仪否 则 会 引 入 较 大 的 测 量 误差值 得 注 意 的 是 应 尽

14、量 避 免 输 出 光 纤 连 接 线 端 面 的 光 反 馈 影 响 测 量 精 度本 文 提 出 的 减 小时 间 抖 动 的 方 法 适 用 于 抑 制 非 相 关 抖 动进 一 步 降 低 光 脉 冲 的 时 间 抖 动 还 需 要 减 小 其 相 关 抖动即 使 用 低 抖 动 的 微 波 信 号 源 及 低 噪 声 微 波 放 大 器 等致 谢 感 谢 课 题 组 有 关 同 事 提 供 的 实 验 器 材 及 仪 器参 考 文 献中 国 激 光卷GS-DFB半导体激光器的光自注入技术作者： 徐磊， 姚敏玉， 张剑峰， 李玉华， 陈明华， 高以智， Xu Lei， YaoMinyu

15、， Zhang Jianfeng， Li Yuhua， Chem Minghua， Gao Yizhi作者单位： 清华大学电子工程系,北京,100084刊名： 中国激光英文刊名： CHINESE JOURNAL OF LASERS年，卷(期)： 2000,27(5)被引用次数： 8次参考文献(7条)1.M Jinno Effects of crosstalk and timing jitter on all-optical time-divisiondemultiplexing using a nonlinear fiber sagnac interferometer switch外文期刊19

16、94(12)2.M Jinno Correlated and uncorrelated timing jitter in gain-switched laser diodes外文期刊 1993(10)3.Dong-sun Seo;Dug Y Kim;Hai-Feng Liu Timing jitter reduction of gain-switched DFBlaser by external injection -seeding 1996(01)4.P Gunning;J K Lucek;D G Moodie Gainswitched DFB laser diode pulse source usingcontinuous wave light injection for jitter suppression and an electroabsorptionmodulator for pedestal suppression外文期刊 1996(11)5.M Schell;W Utz;D Huhse Low jitte