光柵反饋外腔半導體激光器特性研究.pdf

1、光柵反饋外腔半導體激光器（External-Cavity Diode Lasers, ECDL）的工作特性如線寬窄、連續(xù)調諧范圍寬、輸出穩(wěn)定等是其應用在實驗和工程領域的關鍵要素，研究這些特性對 ECDL結構的設計和優(yōu)化具有重要的指導意義。本文主要基于Littrow型外腔結構，對ECDL輸出模結構、線寬、模穩(wěn)定性、調諧等特性開展研究。
　　(1)構建了不同于已有研究的Littrow型ECDL輸出模結構的數(shù)學模型，基于該模型分析了結構

2、參數(shù)對ECDL輸出模結構的影響。
　　(2)分析了半導體激光器(Diode Lasers, LD)輸出端面反射率對ECDL閾值電流和輸出模結構的影響。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ECDL輸出模的影響，但對ECDL的閾值電流影響很小。
　　(3)研究了ECDL動態(tài)模穩(wěn)定的特性。傳統(tǒng)的研究簡化了外腔結構，使光柵面與轉臂處于同一平面上。本文提出更一般的外腔結構

3、，即光柵面與轉臂兩者不共面的結構，分析了該結構下結構參數(shù)對動態(tài)模穩(wěn)定性的影響。此外，本文還提出一類具有結構緊湊、裝配簡單等特點的光柵-平面鏡結構的外腔，分析表明，該結構外腔的輸出光束方向能夠保持不變，并且當光柵與平面鏡初始間距為2.7mm時，連續(xù)調諧范圍為4.3nm，調諧引起輸出光束的橫向位移僅為9.7μm。
　　(4)分析了外腔半導體激光器（陣列）輸出線寬的特性。著重關注了反饋耦合效率對 ECDL輸出線寬的影響，基于模場耦合理論

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