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硅光子芯片外腔窄线宽半导体激光器

中国光学 2019年第2期12卷 229-241页

作者：杜悦宁陈超秦莉张星陈泳屹宁永强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

随着超高速光互连、相干光通信、相干检测等技术的不断发展,对激光光源的线宽、相频噪声、可调谐性和稳定性等都提出了更为严格的要求。利用基于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺的硅光子芯片与半导体增益芯片各自的... 详细信息

随着超高速光互连、相干光通信、相干检测等技术的不断发展,对激光光源的线宽、相频噪声、可调谐性和稳定性等都提出了更为严格的要求。利用基于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺的硅光子芯片与半导体增益芯片各自的优势,将二者准单片集成实现结构紧凑、低功耗和高稳定性的窄线宽半导体激光器成为近年的研究热点。该结构可通过微环谐振器、环形反射镜和马赫曾德干涉仪等提供光反馈压窄线宽,并实现宽调谐范围和稳定功率输出。本文主要阐述了硅光子芯片外腔半导体激光器的最新研究进展,针对几种包含微环谐振器的结构进行了分类介绍,深入讨论了增加耦合效率和降低端面反射率等技术难题。针对未来空间光通信和光互连等应用前景,展望了该类激光器在功率提升和光子集成方面的未来发展方向。

关键词：窄线宽可调谐激光器硅光子芯片外腔半导体激光器

780nm波段低填充因子半导体激光器列阵的光束质量研究

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半导体光电 2016年第1期37卷 27-29,44页

作者：贾鹏秦莉陈泳屹李秀山张俊张建张星宁永强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100039

为了获得高功率高光束质量激光输出,设计并制备了一种780nm波段5发光单元列阵器件,其采用10μm宽窄条形波导,各发光单元中心间距为100μm,填充因子仅为10%。在准连续注入电流由1.2A增加到2.5A条件下,该器件的输出光束侧向光学参量积由0.... 详细信息

为了获得高功率高光束质量激光输出,设计并制备了一种780nm波段5发光单元列阵器件,其采用10μm宽窄条形波导,各发光单元中心间距为100μm,填充因子仅为10%。在准连续注入电流由1.2A增加到2.5A条件下,该器件的输出光束侧向光学参量积由0.666mm·mrad增加至0.782mm·mrad。注入电流为2.5A时,该器件实现了单边准连续506mW的高光束质量激光输出。

关键词：半导体激光器列阵低填充因子侧向光学参量积

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一种基于STM32的温湿度检测系统

网络安全技术与应用 2020年第12期 59-60页

作者：陈泳屹郑州大学软件学院

随着物联网技术的迅速发展,硬件与软件相依托而产生的物联网设备具有广阔的使用前景,其能够极大地提升了人们的工作效率。本文阐述了一种基于STM32所实现的无线温湿度检测系统,能够更为方便地帮助工作人员提供生产生活环境下的相关信息。

关键词：物联网 STM32F1芯片检测系统

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光纤光栅外腔半导体激光器的线宽特性研究

半导体光电 2016年第2期37卷 165-169页

作者：刘大鹏陈超秦莉张星陈泳屹曾真宁永强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100039

通过构建外腔半导体激光器的等效腔模型,并在修正的肖洛-汤斯线宽公式中引入外腔压窄因子,系统模拟了光纤光栅外腔半导体激光器的电流阈值特性和线宽特性。以等效腔模型为基础,综合考虑外腔压窄因子,利用修正后的肖恩-汤斯公式,使用Mat... 详细信息

通过构建外腔半导体激光器的等效腔模型,并在修正的肖洛-汤斯线宽公式中引入外腔压窄因子,系统模拟了光纤光栅外腔半导体激光器的电流阈值特性和线宽特性。以等效腔模型为基础,综合考虑外腔压窄因子,利用修正后的肖恩-汤斯公式,使用Matlab对外腔激光器的阈值和线宽特性进行了系统的模拟。模拟结果表明:通过增加外腔反射率,可有效增加光子寿命并降低阈值载流子浓度,进而获得较低的阈值电流,对于0.81的外腔等效反射率,阈值电流低至3.83mA;通过增加外腔反射率、耦合效率和外腔长度,可显著压窄线宽至千赫兹量级;此外,合理限制增益芯片尺寸也会压窄线宽。激光器工作电流为60mA时,当外腔光栅反射率由0.1提高至0.9可使阈值电流由9.04mA降低至4.01mA,线宽由95.27kHz降低至1.34kHz;当外腔长度由2cm增加至6cm时,激光器线宽由3.20kHz降低至0.36kHz。

关键词：半导体激光器外腔等效反射率线宽压窄因子窄线宽

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弯曲波导研究进展及其应用

中国光学 2017年第2期10卷 176-193页

作者：高峰秦莉陈泳屹贾鹏陈超梁磊陈红张星宁永强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

本文主要分析了弯曲波导损耗机理,包括传输损耗、辐射损耗、模式转换损耗。重点综述了设计低损耗弯曲波导的方法,包括波导材料、弯曲波导的曲线形状、波导种类、脊型波导的宽度、脊高、弯曲半径、模场分布、弯曲波导曲线形状和其他新型... 详细信息

本文主要分析了弯曲波导损耗机理,包括传输损耗、辐射损耗、模式转换损耗。重点综述了设计低损耗弯曲波导的方法,包括波导材料、弯曲波导的曲线形状、波导种类、脊型波导的宽度、脊高、弯曲半径、模场分布、弯曲波导曲线形状和其他新型波导结构等。简要概括了近年来设计和制备低损耗弯曲波导的代表性工作。介绍了弯曲波导在集成光学中的应用。通过对弯曲波导的损耗及耦合机制理论的不断完善,实现光在较小弯曲半径的低损耗传输,从而提高集成光学的集成度是弯曲波导今后的发展趋势。

关键词：弯曲波导集成光学 SOI 低损耗波导

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光纤光栅外腔半导体激光器噪声特性仿真

激光与光电子学进展 2017年第1期54卷 150-157页

作者：王直圆陈超单肖楠秦莉张星陈泳屹梁磊贾鹏宁永强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

基于激光器的增益理论和动态理论,结合经典的激光器速率方程,分析了激光器有源区尺寸、光纤光栅结构、耦合效率和注入电流等参数对频率噪声和弛豫振荡频率的影响。以获得低频率噪声和高驰豫振荡频率为目标,进行数字仿真,仿真结果表明,... 详细信息

基于激光器的增益理论和动态理论,结合经典的激光器速率方程,分析了激光器有源区尺寸、光纤光栅结构、耦合效率和注入电流等参数对频率噪声和弛豫振荡频率的影响。以获得低频率噪声和高驰豫振荡频率为目标,进行数字仿真,仿真结果表明,较小的激光器有源区尺寸、较强的外腔光反馈和较高的注入电流有利于改善噪声特性,其中注入电流的影响尤为重要。当注入电流为阈值电流的9倍时,频率噪声降低约14.7%,弛豫振荡频率增加约6.0GHz。

关键词：激光器半导体激光器外腔光纤光栅频率噪声弛豫振荡频率

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外部光反馈半导体激光器的结构优化研究

半导体光电 2017年第4期38卷 472-477页

作者：王直圆陈超单肖楠张星陈泳屹高峰杜悦宁秦莉宁永强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100049

通过构建外部光反馈半导体激光器的理论模型,并结合激光器速率方程和噪声理论,讨论并优化了增益芯片和光纤光栅外腔各参数在不同电流下对器件频率噪声和相对强度噪声的影响。模拟结果表明:通过改变电流并对有源区尺寸、光纤光栅结构和... 详细信息

通过构建外部光反馈半导体激光器的理论模型,并结合激光器速率方程和噪声理论,讨论并优化了增益芯片和光纤光栅外腔各参数在不同电流下对器件频率噪声和相对强度噪声的影响。模拟结果表明:通过改变电流并对有源区尺寸、光纤光栅结构和耦合效率等参数的调整,在理论上可以将器件的频率噪声降低5×10~8 Hz左右,相对强度噪声降低8dB/Hz左右。该研究将为低噪声、窄线宽外部光反馈激光器的实验研究提供理论指导,同时也对其他结构的外腔激光器噪声特性的研究有着借鉴意义。

关键词：半导体激光器外部光反馈光纤光栅频率噪声相对强度噪声

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宽调谐窄线宽外腔半导体激光器研究进展

中国科学:信息科学 2022年

作者：崔强雷宇鑫陈泳屹张德晓邱橙王野樊鲁太宋悦贾鹏梁磊王玉冰秦莉宁永强王立军中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室中国科学院大学大珩学院吉光半导体科技有限公司长春理工大学光电工程学院

外腔型半导体激光器具有低噪声、高边模抑制比、高温度稳定性、结构简单、成本低等优势,已成为实现宽调谐和窄线宽特性的优选方案,被广泛应用于光通信、激光雷达、环境监测、光谱分析、光学相干断层扫描等前沿领域.本文详细介绍了宽调...

外腔型半导体激光器具有低噪声、高边模抑制比、高温度稳定性、结构简单、成本低等优势,已成为实现宽调谐和窄线宽特性的优选方案,被广泛应用于光通信、激光雷达、环境监测、光谱分析、光学相干断层扫描等前沿领域.本文详细介绍了宽调谐窄线宽外腔型半导体激光器的技术方案和发展现状.按照不同的结构分类,深入分析其结构、工作原理及性能特点,讨论近年来国际前沿研究方案的结构特点、关键技术、光学性能和应用领域.最后,对宽调谐窄线宽外腔型半导体激光器面临的挑战和潜在的发展前景作出分析和展望.

关键词：

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用于SS-OCT的扫频光源控制系统研制

激光杂志 2024年第10期45卷 18-25页

作者：梁博涵葛济铭曹军胜陈泳屹邱橙李再金王玉冰梁磊秦莉王立军中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100049 鹏城实验室广东深圳518000 吉光半导体科技有限公司长春130000 海南师范大学海口570206

针对SS-OCT系统中对扫频光源多路同步驱动的控制需求,研制了一种基于FPGA作为主控单元的扫频光源控制系统。系统采用Xilinx公司XC7A100T芯片进行主控模块的设计,采用5个带缓冲反馈的增强型Howland电流源集成的方式进行激光器驱动模块设... 详细信息

针对SS-OCT系统中对扫频光源多路同步驱动的控制需求,研制了一种基于FPGA作为主控单元的扫频光源控制系统。系统采用Xilinx公司XC7A100T芯片进行主控模块的设计,采用5个带缓冲反馈的增强型Howland电流源集成的方式进行激光器驱动模块设计,采用ADN8834芯片控制TEC的方式进行激光器温控模块设计,采用上位机软件进行人机交互。最后通过波长输出自动测试实验制作“波长-电流”查询表;通过调用“波长-电流”查询表进行自动连续线性输出实验,系统展现出在激光器全波长范围内具备1 nm控制精度和任意波长范围具备0.01 nm控制精度的控制效果,在SS-OCT的扫频光源集成控制领域具有借鉴意义。

关键词： SG-DBR激光器波长控制温度控制 FPGA控制