利用SOA環形腔結構設計可調諧激光器筱曉上海光子實驗分享

更新時間：2022-12-15

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可調諧激光器可以在一定的波長范圍內連續調節激光器的輸出波長，為科研和工作帶來了很大的便利。實現激光波長調諧的原理大致有三種，第一種是通過某些元件（如光柵）改變諧振腔低損耗區所對應的波長來改變激光的波長，第二種是通過改變某些外界參數（如磁場、溫度等）使激光躍遷的能級移動，第三種是利用非線性效應實現波長的變換和調諧（非線性光學、受激拉曼散射、光二倍頻，光參量振蕩）。

我們采用第一種原理，通過將可調諧濾波器加入激光諧振腔的方式改變腔內的損耗曲線，系統原理圖如下所示：

可調諧激光器內部結構圖

SOA(Semiconductor O ptical Amplifier)是一種半導體結構的光放大器。它結構簡單、體積小，便于與其他光器件進行集成，充分利用了現有的半導體激光器技術，制作工藝成熟，成本低、壽命長、功耗小。在該可調諧激光器諧振系統中，SOA同時提供了增益介質和泵浦源的功能。SOA驅動電路中集成了SOA光芯片的溫控系統和電流控制系統，主要是防止光芯片在使用過程中的損壞，同時也提高了激光器的功率穩定性。

可調濾波器控制了諧振腔中不同頻段的損耗強度，可選擇性地讓自發輻射光在目標頻率點進行受激放大，生成激光。以本文的可調濾波器為例，其可調濾波范圍為1545~1557 nm。掃描濾波器的濾波范圍并采集激光輸出光譜，得到不同波段的激光輸出光譜圖如下：

可調諧激光器光譜圖

同時，我們測試了該可調諧激光器的功率穩定性和波長穩定性，數據如下：

功率穩定性測試圖

波長穩定性測試圖

測得激光的線寬為57.3pm：

輸出激光線寬測試圖

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