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可调谐自注入锁定窄线宽片上光源

中国激光 2023年第2期50卷 148-149页

作者：苏庆帅魏芳陈晨皮浩洋陈迪俊杨丰赫武慧敏章郑豪杨飞叶青蔡海文中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 张江实验室上海201210

窄线宽激光器在相干激光通信、相干探测激光雷达、高精度分布式光纤传感等领域有着重要而广泛的应用。高品质因子(Q值)氮化硅(Si_(3)N_(4))微环谐振腔可提供积累的离散分布光反馈,将其与分布式反馈(DFB)半导体激光器进行混合集成,可获... 详细信息

窄线宽激光器在相干激光通信、相干探测激光雷达、高精度分布式光纤传感等领域有着重要而广泛的应用。高品质因子(Q值)氮化硅(Si_(3)N_(4))微环谐振腔可提供积累的离散分布光反馈,将其与分布式反馈(DFB)半导体激光器进行混合集成,可获得高集成度的片上窄线宽光源,有望应用于硅基光电子芯片的系统级集成。2021年,美国UCSB大学基于Q值为108的Si_(3)N_(4)微环谐振腔的背向瑞利散射实现了自注入锁定(SIL),获得Hz量级的本征线宽;2021年,清华大学在Q值为8×10^(5)的Si_(3)N_(4)微环谐振腔中制备孔缺陷,背向瑞利散射强度得到增强.

关键词：微环谐振腔注入锁定半导体激光器相干探测窄线宽混合集成激光雷达分布式光纤传感

混合集成窄线宽半导体激光器实现220 mW功率输出

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中国激光 2023年第3期50卷 206-207页

作者：陈晨魏芳苏庆帅皮浩洋辛国锋武慧敏孙延光叶青韩秀友蔡海文中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 大连理工大学辽宁大连116033 张江实验室上海200120

高功率、窄线宽的混合集成外腔半导体激光器在空间相干激光通信、激光雷达、光学传感等领域中有着广泛应用。随着相干激光通信技术的迅猛发展,1.55μm波段高功率窄线宽半导体激光器性能得到了非常明显的提升。2020年,美国研究者报道了... 详细信息

高功率、窄线宽的混合集成外腔半导体激光器在空间相干激光通信、激光雷达、光学传感等领域中有着广泛应用。随着相干激光通信技术的迅猛发展,1.55μm波段高功率窄线宽半导体激光器性能得到了非常明显的提升。2020年,美国研究者报道了输出功率为150 mW、线宽为60 kHz的混合集成硅光子可调谐激光器;2022年,上海交通大学研究者报道了输出功率为26.7 mW、激光线宽为4 kHz的Si3N4外腔可调谐激光器。受芯片波导损耗、耦合方式、有源芯片增益的限制,同时实现高功率和窄线宽存在挑战。为了削弱波导模式的限制,改善芯片耦合效率,进一步提升激光器的输出功率和压窄线宽,中国科学院上海光学精密机械研究所联合大连理工大学提出了混合集成高功率窄线宽激光器方案并研制成功,实现了激光线宽<8 kHz.

关键词：外腔半导体激光器混合集成可调谐激光器耦合效率波导模式硅光子上海交通大学激光线宽

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大功率半导体激光器热弛豫时间的测量

中国激光 2006年第12期33卷 1671-1674页

作者：程灿辛国锋皮浩洋瞿荣辉方祖捷中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

根据脉冲工作状态下半导体激光器激射光谱随结温升高而发生红移的原理,提出了一种测试半导体激光器热弛豫时间的新方法——利用调节取样积分器(Boxcar)取样门,测量光信号脉冲内不同时刻的时间分辨光谱。采用此方法对TO封装和厘米-靶条(c... 详细信息

根据脉冲工作状态下半导体激光器激射光谱随结温升高而发生红移的原理,提出了一种测试半导体激光器热弛豫时间的新方法——利用调节取样积分器(Boxcar)取样门,测量光信号脉冲内不同时刻的时间分辨光谱。采用此方法对TO封装和厘米-靶条(cm-Bar)阵列的AlGaAs/GaAs半导体激光器的动态热特性进行了测试,得到其热弛豫时间分别为66μs和96μs。

关键词：激光技术半导体激光器时间分辨谱热弛豫时间

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体布拉格光栅外腔半导体激光器光谱特性研究

光学学报 2007年第10期27卷 1821-1826页

作者：辛国锋程灿瞿荣辉方祖捷皮浩洋陈高庭中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与瓦级半导体激光器(LD)以及快轴准直柱透镜构成一个可以将半导体激光器的工作波长稳定在体布拉格光栅布拉格波长处的外腔激光器。测量了体布拉格光栅外腔激光器的波长稳定性与其工作电流、热汇温度、... 详细信息

用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与瓦级半导体激光器(LD)以及快轴准直柱透镜构成一个可以将半导体激光器的工作波长稳定在体布拉格光栅布拉格波长处的外腔激光器。测量了体布拉格光栅外腔激光器的波长稳定性与其工作电流、热汇温度、激光束准直装置等因素的关系。分析了波长稳定效果与半导体激光器增益谱特性、外腔结构参量等因素的关系。研究表明,在相同的工作电流、热汇温度下,当准直柱透镜直径为0.4 mm时的波长稳定效果较好;在此情况下,当热汇温度控制在30℃,工作电流从0.5 A增加到1.5 A的测量范围内,以及当工作电流固定在1.5 A,热汇温度从20℃增加到35℃时,测得的光谱特性表明,半导体激光器的工作波长可以很好地稳定在体布拉格光栅的布拉格波长处。与该激光器在同样条件下自由运转的光谱比较,可以看到,自由运转激射波长与体布拉格光栅的布拉格波长差值小于2.6 nm情况下,可以获得很好的波长稳定效果。实验也表明,当该值大于4.8 nm时波长稳定效果变差。

关键词：激光器半导体激光器体布拉格光栅外腔波长稳定

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高功率半导体激光器线阵列的波长锁定技术

红外与激光工程 2008年第5期37卷 822-825页

作者：皮浩洋辛国锋程灿瞿荣辉方祖捷陈高庭中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

高功率半导体激光器光谱随温度和工作电流的变化比较大,光谱线宽比较宽,这些缺点直接限制了其实际应用。因此,高功率半导体激光器波长稳定技术的研究是激光领域的一个重要研究方向。对波长稳定技术进行研究。实验用体布拉格光栅(VBG)作... 详细信息

高功率半导体激光器光谱随温度和工作电流的变化比较大,光谱线宽比较宽,这些缺点直接限制了其实际应用。因此,高功率半导体激光器波长稳定技术的研究是激光领域的一个重要研究方向。对波长稳定技术进行研究。实验用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与高功率半导体激光器线阵列,构成可以对其波长进行锁定的外腔激光器。分析了外腔激光器的波长锁定效果与高功率半导体激光器工作电流、冷却温度、工作电流的占空比和"smile"现象等因素的关系。研究结果表明,高功率半导体激光器的工作电流、冷却温度、工作电流的占空比会影响其激射波长,当激射波长与VBG的布拉格波长差值小于3.0nm时,可以得到较好的波长锁定效果,而阵列本身的"smile"现象对其波长锁定的影响不大。

关键词：波长锁定半导体激光器线阵列体布拉格光栅外腔

半导体激光器阵列偏振特性及其与应力关系的实验研究

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中国激光 2009年第5期36卷 1051-1056页

作者：沈力皮浩洋辛国锋封惠忠方祖捷陈高庭瞿荣辉中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

半导体激光器阵列(LDA)封装过程中引入的应力是影响器件阈值电流、光束特性和寿命的重要因素,需要一种简单有效的测试半导体激光器阵列应力的方法评估检测器件封装的质量。分析了应力改变电荧光偏振度(DOP)的一系列理论机制,并通过对条... 详细信息

半导体激光器阵列(LDA)封装过程中引入的应力是影响器件阈值电流、光束特性和寿命的重要因素,需要一种简单有效的测试半导体激光器阵列应力的方法评估检测器件封装的质量。分析了应力改变电荧光偏振度(DOP)的一系列理论机制,并通过对条形激光器阵列在荧光条件下偏振特性的测量,研究了几种不同封装形式的条形激光器阵列的荧光偏振度随外加应力的变化性质。实验表明,半导体激光器阵列的偏振特性随驱动电流的增加变化明显,尤其是在阈值电流附近,偏振特性急剧变化。当有局部外力作用器件时,器件的荧光偏振度分布明显变化。通过对多个不同材料封装器件的荧光偏振度测试比较,发现不同的材料和封装形式对管芯引入的封装应力有明显的差别。

关键词：半导体激光器偏振度阵列应力荧光

Influence of intra-cavity loss on transmission characteristics of fiber Bragg grating Fabry–Perot cavity

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Chinese Physics B 2018年第2期27卷 380-384页

作者：王迪丁孟皮浩洋李璇杨飞叶青蔡海文魏芳 Shanghai Key Laboratory of All Solid-State Laser and Applied Techniques Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics Chinese Academy of Sciences Shanghai 201800 China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China

A theoretical model of the fiber Bragg grating Fabry–Perot（FBG-FP） transmission spectrum considering loss of FBG and intra-cavity fiber is presented. Several types of FBG-FPs are inscribed experimentally, and their spectra are measured.The results confirm that weak intra-cavity loss is enhanced at the resonance transmission peak, that is, loss of transmission peaks is observably larger than other wavelengths. For FBG-FPs with multi resonance peaks, when the resonance peak wavelength is closer to the Bragg wavelength, the more significant loss effect of resonance transmission peak is exhibited.The measured spectra are fitted with the presented theoretical model. The fitted coefficient of determinations are near 1,which proves the validity of the theoretical model. This study can be applied to measure FBG loss more accurately, without a reference light. It can play an important role in FBG and FBG-FP writing process optimization and application parameter optimization.

关键词： fiber Bragg grating Fabry–Perot cavity intra-cavity loss transmission characteristics

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大功率半导体激光器二维阵列模块特性分析

中国激光 2006年第4期33卷 447-450页

作者：辛国锋瞿荣辉陈晨皮浩洋陈高庭封惠忠方祖捷中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

根据固体激光器抽运的技术要求,设计了一种具有水冷装置的大功率半导体激光器二维阵列模块,并对半导体激光器热沉和致冷系统的热流进行了分析。在不同占空比下,对该模块进行了测试与分析。该模块的中心波长为810 nm,光谱半峰全宽(FWHM)... 详细信息

根据固体激光器抽运的技术要求,设计了一种具有水冷装置的大功率半导体激光器二维阵列模块,并对半导体激光器热沉和致冷系统的热流进行了分析。在不同占空比下,对该模块进行了测试与分析。该模块的中心波长为810 nm,光谱半峰全宽(FWHM)为2.5 nm,工作电流为110 A(200μs,10%占空比),循环水温为15℃时输出峰值功率为280 W。结果表明,该封装结构在占空比小于5%时器件工作特性良好,在10%占空比下也可正常工作。利用该模块可以组合成多种几何结构、功率更高的半导体激光器组件。

关键词：激光器半导体激光器二维阵列冷却系统高功率

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LD热弛豫时间与泵浦光谱效率的改进

红外与激光工程 2006年第Z3期35卷 124-128页

作者：程灿辛国锋皮浩洋瞿荣辉方祖捷中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

采用测试半导体激光器热弛豫时间的新方法,测量光信号脉冲内不同时刻的时间分辨光谱,测试了 TO 封装和 cm-Bar 列阵的 AIGaAs/GaAs 半导体激光器泵浦光源,得到其热弛豫时间分别为为66μs和96μs。在目前常用的方波驱动电流脉冲工作条件... 详细信息

采用测试半导体激光器热弛豫时间的新方法,测量光信号脉冲内不同时刻的时间分辨光谱,测试了 TO 封装和 cm-Bar 列阵的 AIGaAs/GaAs 半导体激光器泵浦光源,得到其热弛豫时间分别为为66μs和96μs。在目前常用的方波驱动电流脉冲工作条件下,半导体激光器作为固体激光器泵浦源,如果热弛豫时间过长,单个脉冲内激射波长会偏离固体激光介质的吸收带,导致泵浦光波长利用率和有效泵浦能量降低。为克服现有技术的不足,文中提出了两种新型的驱动电流脉冲波形,通过优化电流波形参数可以将泵浦波长利用率提高30%左右,得到更大的有效泵浦能量。

关键词：半导体激光器热弛豫时间驱动电流波形