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光纤布拉格光栅长外腔反馈半导体激光器特性研究 被引量：1
1
作者 张云豪 刘奎 +1 位作者 郜江瑞 王军民 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1035-1041,共7页
窄线宽激光器是光谱学和精密计量学等实验的基本组成部分。由于半导体激光器对外部光学反馈十分敏感,所以可以利用光反馈的高带宽抑制半导体激光器的相位噪声,进而压窄线宽。本文采用光纤布拉格光栅作为反馈元件,搭建了长外腔反馈回路... 窄线宽激光器是光谱学和精密计量学等实验的基本组成部分。由于半导体激光器对外部光学反馈十分敏感,所以可以利用光反馈的高带宽抑制半导体激光器的相位噪声,进而压窄线宽。本文采用光纤布拉格光栅作为反馈元件,搭建了长外腔反馈回路。为了降低外界环境温度起伏和气流扰动的影响,对反馈光路的光纤控温,使得1小时内最大温度起伏从0.039℃降低到0.003℃。此外,测试了反馈带宽对激光线宽的影响,尽管实验所用光纤布拉格光栅的带宽远大于自由运转的激光线宽,但仍然可以观察到激光线宽被压窄,且光纤光栅的带宽越小,激光线宽越窄。对于此现象,分析认为在反馈回路中应该存在一种负反馈机制,可以将激光线宽稳定到反馈光谱的某个斜率处,所以光纤光栅的反馈带宽越窄,反馈光谱的斜率越大,反馈越灵敏。通过调整光纤光栅的反馈功率在0~1 mW范围内改变,观察到当反射功率为0.8 mW时,光反馈将激光线宽从自由运转的100.5 kHz压窄到最窄的11.5 kHz,0.2 kHz~2 MHz范围内的相位噪声降低约20 dB。 展开更多
关键词 半导体激光器 长外腔 光反馈 相位噪声抑制 线宽压窄
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窄线宽外腔半导体激光器研究进展 被引量：3
2
作者 秦晓敏 史田田 +2 位作者 王志洋 史航博 陈景标 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期63-78,共16页
窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光... 窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光器,分析各类激光器的基本结构与选频机制、介绍各自的优缺点以及国内外研究进展。其中,前三类激光器采用非量子器件进行频率选择,而法拉第激光器利用共振法拉第旋光效应选频,输出波长直接对应原子跃迁谱线,对激光二极管的电流与温度变化具有良好的鲁棒性。随后介绍外腔半导体激光器的应用情况,尤其是在精密测量领域中的典型应用。最后总结并展望窄线宽外腔半导体激光器的未来发展方向。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 法拉第激光器 窄线宽 精密测量 外腔选频器件。
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高功率1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器
3
作者 张志军 陈贺 +8 位作者 张卓 刘志君 张建伟 杜子业 周寅利 张星 陈超 宁永强 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1531-1538,共8页
针对目前激光医疗、食品药品检测等领域对橙黄色激光的应用需求,开展了高功率基频光1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)研究。提出激光谐振腔内大尺寸基模光斑外腔结构,使VECSEL腔内模式匹配较大泵浦光斑尺寸,实现了高功率激光... 针对目前激光医疗、食品药品检测等领域对橙黄色激光的应用需求,开展了高功率基频光1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)研究。提出激光谐振腔内大尺寸基模光斑外腔结构,使VECSEL腔内模式匹配较大泵浦光斑尺寸,实现了高功率激光输出;提出增益峰-腔模失谐结构,增益峰与腔模温漂系数不同,高泵浦功率下具有良好的增益峰-腔模匹配,实现高泵浦功率工作下的激光波长稳定控制。制备的VECSEL器件在1150 nm激光波长的输出功率达到9.38 W,并获得良好的圆形对称的输出光斑形貌,光斑在正交方向上的发散角分别为7.3°和7.5°。 展开更多
关键词 半导体激光器 垂直外腔面发射半导体激光器 增益芯片 应变量子阱
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高边模抑制比窄线宽的光纤光栅外腔半导体激光器 被引量：11
4
作者 周凯明 胡雄伟 +2 位作者 刘海涛 葛璜 安贵仁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期478-482,共5页
本文从耦合腔理论出发分析了光纤光栅外腔半导体激光器的模式选择 ,得到了为达到稳定的高主边模抑制比所需的短外腔、短光纤光栅的器件设计原则 .制作了两只光纤光栅外腔半导体激光器 ,Q1为短外腔 (<2 mm)、短光纤光栅 (4mm)结构 ,Q2... 本文从耦合腔理论出发分析了光纤光栅外腔半导体激光器的模式选择 ,得到了为达到稳定的高主边模抑制比所需的短外腔、短光纤光栅的器件设计原则 .制作了两只光纤光栅外腔半导体激光器 ,Q1为短外腔 (<2 mm)、短光纤光栅 (4mm)结构 ,Q2 为长外腔 (2 0 mm)、长光纤光栅 (1 7mm)结构 .测量 Q1的主边模抑制比为 35d B,Q2 的主边模抑制比为 1 0 d 展开更多
关键词 光纤光栅外腔 半导体激光器 耦合腔 高边模抑制比 窄线宽
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920nm光抽运垂直外腔面发射半导体激光器结构设计(英文) 被引量：11
5
作者 梁雪梅 吕金锴 +3 位作者 程立文 秦莉 宁永强 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期79-85,共7页
设计并优化了一种用808nm的大功率激光二极管为抽运光源,In0.09Ga0.91As量子阱结构为增益介质的920nm光抽运半导体垂直外腔面发射激光器。运用有限元方法,对激光器的电特性方程和光特性方程求自洽解,计算了器件各种特性参量。分析了单... 设计并优化了一种用808nm的大功率激光二极管为抽运光源,In0.09Ga0.91As量子阱结构为增益介质的920nm光抽运半导体垂直外腔面发射激光器。运用有限元方法,对激光器的电特性方程和光特性方程求自洽解,计算了器件各种特性参量。分析了单个周期内不同阱的个数(1,2和3)、不同阱深、不同垒宽、不同非吸收层组分、不同非吸收层尺寸条件下,器件性能的改变,特别是模式、阈值和光-光转换效率的改变,从而选择一个最佳的结构。 展开更多
关键词 半导体激光器 结构设计 有限元 垂直外腔面发射激光器 光抽运
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窄线宽的外腔半导体激光器 被引量：10
6
作者 江鹏飞 赵伟瑞 +1 位作者 张静娟 谢福增 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期160-161,共2页
介绍了使用闪耀光栅作为光反馈元件 ,与原始线宽大于 12 0 0GHz的半导体激光器构成的Littrow型外腔半导体激光器 ,极大地改善了激光器的性能。实验得到了功率恒定、模式单一稳定、线宽优于 1.2MHz的激光输出 ,压窄线宽比为 10 6,并针对L... 介绍了使用闪耀光栅作为光反馈元件 ,与原始线宽大于 12 0 0GHz的半导体激光器构成的Littrow型外腔半导体激光器 ,极大地改善了激光器的性能。实验得到了功率恒定、模式单一稳定、线宽优于 1.2MHz的激光输出 ,压窄线宽比为 10 6,并针对Littrow型外腔结构提出了简洁。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 窄线宽 光反馈 复合腔
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外腔半导体激光器的设计与高次谐波稳频 被引量：10
7
作者 袁杰 陈徐宗 +4 位作者 陈文兰 齐向晖 伊林 汪中 陈景标 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期152-154,共3页
首先讨论了半导体激光器外腔结构参量对激光连续可调范围影响的理论计算方法,给出了Littrow结构外腔半导体激光器调谐范围的计算结果。然后介绍了半导体激光器外腔结构参量的具体设计,利用该设计得到了出射激光线宽小于1MHz、连续可调... 首先讨论了半导体激光器外腔结构参量对激光连续可调范围影响的理论计算方法,给出了Littrow结构外腔半导体激光器调谐范围的计算结果。然后介绍了半导体激光器外腔结构参量的具体设计,利用该设计得到了出射激光线宽小于1MHz、连续可调谐范围可达3GHz的780nm波段外腔半导体激光器。接着讨论了利用腔外饱和吸收谱的三次谐波稳频方法对半导体激光器进行稳频,优化激光频率短期稳定度的方法。最后根据该优化方法设计出稳频系统对半导体激光器进行稳频,得到了稳定度达到10-12量级的半导体激光输出。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 连续可调范围 谐波稳频
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1.53μm光纤光栅外腔半导体激光器乙炔吸收稳频 被引量：6
8
作者 周开军 赵华凤 +2 位作者 俞涛 薛林 马晓红 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期603-606,共4页
报道了1.53μm波段光纤光栅外腔半导体激光器的乙炔吸收稳频。通过理论分析参数选择,设计了光纤光栅外腔半导体激光器和光纤光栅调谐与调制结构。利用锁定放大器闭环控制布拉格波长,将激光器输出波长锁定在乙炔气体1530.37 nm的吸收峰上... 报道了1.53μm波段光纤光栅外腔半导体激光器的乙炔吸收稳频。通过理论分析参数选择,设计了光纤光栅外腔半导体激光器和光纤光栅调谐与调制结构。利用锁定放大器闭环控制布拉格波长,将激光器输出波长锁定在乙炔气体1530.37 nm的吸收峰上,频率稳定度达10-8。 展开更多
关键词 激光技术 稳频 光纤光栅 外腔半导体激光器 乙炔
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光纤光栅外腔半导体激光器的理论及实验研究 被引量：5
9
作者 王丽丽 任建华 +4 位作者 赵同刚 徐大雄 饶岚 吴炜 郭永新 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期361-363,394,共4页
对影响光纤光栅外腔半导体激光器特性的几个重要因素(光纤光栅长度、耦合系数、内腔反射系数)进行了理论分析和数值模拟。从实验上进行了验证,实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱,得到了带宽为0.1nm、出纤功率达417.4μW、边模抑... 对影响光纤光栅外腔半导体激光器特性的几个重要因素(光纤光栅长度、耦合系数、内腔反射系数)进行了理论分析和数值模拟。从实验上进行了验证,实测了不同反射率情况下激光器的激射光谱,得到了带宽为0.1nm、出纤功率达417.4μW、边模抑制比高达37.9dB的激光谱线。验证的结果表明,理论分析、数值模拟、实验结果是吻合的。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 光纤光栅 数值模拟 模耦合
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外腔半导体激光器动态模稳定性的研究 被引量：6
10
作者 郭海平 万辰皓 +2 位作者 许成文 严拓 王东升 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期706-710,共5页
为了研究调谐过程中外腔半导体激光器的模稳定性,采用多光束干涉理论推导Littrow结构外腔半导体激光器的腔增益,并模拟其模结构。分析了光栅面和转臂不在同一平面的情形下,在光栅转动调谐时,通过匹配光栅的反馈波长变化率与外腔波长变化... 为了研究调谐过程中外腔半导体激光器的模稳定性,采用多光束干涉理论推导Littrow结构外腔半导体激光器的腔增益,并模拟其模结构。分析了光栅面和转臂不在同一平面的情形下,在光栅转动调谐时,通过匹配光栅的反馈波长变化率与外腔波长变化率,推导出最佳的初始外腔长度,并研究了动态模稳定(无跳模调谐)的范围;采用严格的耦合理论和光线变换矩阵分析了准直(耦合)透镜的位置对系统后向耦合效率的影响。结果表明,系统后向耦合效率最大可达99%,极大地压窄了中心波长为780nm半导体激光器的线宽,外腔半导体激光器的理论线宽为未加外腔时的0.96%,动态模稳定范围可达6.8nm。 展开更多
关键词 激光器 半导体激光器 模稳定性 外腔 多光束干涉 耦合效率
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光纤光栅外腔半导体激光器波长调谐方法研究 被引量：6
11
作者 金杰 欧阳丽霞 +1 位作者 张妍 李彬 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期437-440,共4页
可调谐光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)激射波长由光纤光栅布喇格波长决定,调谐光纤光栅布喇格波长可以改变激光器的激射波长。重点介绍采用轴向应力、径向应力和温度对光纤光栅布喇格波长的调谐。布喇格中心波长的偏移与轴向应力、... 可调谐光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)激射波长由光纤光栅布喇格波长决定,调谐光纤光栅布喇格波长可以改变激光器的激射波长。重点介绍采用轴向应力、径向应力和温度对光纤光栅布喇格波长的调谐。布喇格中心波长的偏移与轴向应力、径向应力和温度等变化量均呈极好的线性比例关系,且在较大的测量范围内一直保持线性关系。详细说明了光纤光栅外腔半导体激光器采用这三种方法调谐时的特点、适用范围,并对它们的性能进行了比较,给出在不同条件下适合的调谐方法。 展开更多
关键词 光纤光栅 调谐 外腔半导体激光器
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可调外腔半导体激光器的绝对距离测量 被引量：4
12
作者 王勇 廖延彪 +2 位作者 田芊 张敏 章恩耀 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 1998年第1期30-33,共4页
提出了一种新型的可用于绝对距离测量的波长扫描光纤干涉仪。采用可连续调谐的外腔半导体激光器作为波长扫描光源。距离测量达到０．０５μｍ的精度和０．０１μｍ的分辨率。
关键词 外腔激光器 测量 半导体激光器
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温度变化对光纤光栅外腔半导体激光器激射波长的影响 被引量：11
13
作者 周寒青 吴正茂 夏光琼 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期65-66,共2页
在考虑了光纤光栅的位相后 ,从光纤光栅外腔半导体激光器 (FGESL)所满足的阈值条件出发 ,从理论上研究了温度的变化对FGESL激射波长的影响。数值模拟的结果表明 :由于温度变化造成半导体介质和光纤的折射率发生变化从而导致FGESL的纵模... 在考虑了光纤光栅的位相后 ,从光纤光栅外腔半导体激光器 (FGESL)所满足的阈值条件出发 ,从理论上研究了温度的变化对FGESL激射波长的影响。数值模拟的结果表明 :由于温度变化造成半导体介质和光纤的折射率发生变化从而导致FGESL的纵模发生移动 ,因此FGESL的激射波长随着温度的升高将存在向长波长方向发生移动的趋势。对于短外腔 ,FGESL的纵模间距较大 ,由于半导体介质折射率随温度的变化程度大于光纤折射率随温度的变化程度 ,因而存在模式跳跃现象 ;对于长外腔 ,由于FGESL的纵模间隔很小 ,因而不存在明显的模式跳跃现象。这些结果符合其他研究者的实验观测。 展开更多
关键词 光纤光栅外腔 半导体激光器 激射波长 温度变化 模式跳跃 FGESL 阈值
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调谐外腔半导体激光器输出双稳环的确定 被引量：4
14
作者 陈建国 李焱 +1 位作者 李大义 陆洋 《激光技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期285-288,共4页
在考察了外腔半导体激光器 (ECLD)的振荡频率ν与激光二极管 (LD)中载流子密度N(或增益 g)、介质的折射率n以及LD第m个模式的共振频率νm 间的关系之后 ,利用微扰法对LD的N ν曲线上被前人错判为不稳定的两个关键区段重新进行了分析 ,... 在考察了外腔半导体激光器 (ECLD)的振荡频率ν与激光二极管 (LD)中载流子密度N(或增益 g)、介质的折射率n以及LD第m个模式的共振频率νm 间的关系之后 ,利用微扰法对LD的N ν曲线上被前人错判为不稳定的两个关键区段重新进行了分析 ,结果表明这两个区段是稳定区段 ,据此 ,可以确定在对ECLD进行调频的过程中其增益介质的N ν曲线上出现的双稳环。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 微扰法 双稳环 调谐
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外腔光反馈的半导体激光器基本模型的运行模式 被引量：4
15
作者 杨玲珍 杨慧岩 +1 位作者 王云才 王纪龙 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第12期1118-1120,共3页
根据 L ang- kobayashi带光反馈的半导体激光器模型 ,从理论上推导出其稳定条件 .数学模拟表明 ,对于动态单模半导体激光器 ,少量的外光反馈也会改变激光器的输出模式 ,随着反馈量的增加 ,激光器的振荡模式亦增加 ,并始终为 (2 n+1 )
关键词 半导体激光器 光反馈 外腔
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外腔半导体激光器的高精度双稳温度控制 被引量：5
16
作者 金杰 颜祺 +1 位作者 陈立 丁钧 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期38-38,41,共2页
温度对于外腔半导体激光器的特性有很大的影响,对其温度进行高精度的控制,是保证外腔半导体激光器输出波长稳定的关键技术之一。本文介绍了外腔半导体激光器的高精度温度控制原理和方法,提出了采用PID控制原理的模拟电路设计和以单片机... 温度对于外腔半导体激光器的特性有很大的影响,对其温度进行高精度的控制,是保证外腔半导体激光器输出波长稳定的关键技术之一。本文介绍了外腔半导体激光器的高精度温度控制原理和方法,提出了采用PID控制原理的模拟电路设计和以单片机为核心的数字电路设计相结合的双稳温度控制方案,并对其进行了理论分析和实验研究。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 温度控制 温度传感器 单片机
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外腔半导体激光器阵列波长稳定的实验研究 被引量：3
17
作者 石秀梅 沈琪浩 +3 位作者 陈建国 孙年春 冯国英 周寿桓 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期54-57,共4页
自由运行的半导体激光器列阵输出激光谱线较宽、中心波长易漂移。为此，本文采用体全息光栅（VBG）构成外腔半导体激光器阵列（EcLD）系统，利用体光栅能够稳定波长、压窄线宽的特点，从而克服上述缺点。实验表明：采用了VBG外腔反馈后... 自由运行的半导体激光器列阵输出激光谱线较宽、中心波长易漂移。为此，本文采用体全息光栅（VBG）构成外腔半导体激光器阵列（EcLD）系统，利用体光栅能够稳定波长、压窄线宽的特点，从而克服上述缺点。实验表明：采用了VBG外腔反馈后，在最好的情况下，LDA的输出光谱宽度从自由运行时的2．3nm压窄到了0．96nm；在测试的环境温度变化范围内（14～31℃），LDA的峰值波长稳定在体光栅布拉格波长808nm处，输出光的线宽雏持在1．14nm之下；并且，在测试的偏置电流变化范围内（7～13A）峰值波长和谱宽无明显变化。 展开更多
关键词 半导体激光器列阵 体全息光栅 稳频 外腔
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改善外腔半导体激光器调谐特性的新方法 被引量：5
18
作者 徐惠真 邱怡申 徐斌 《应用光学》 CAS CSCD 2008年第6期975-977,共3页
基于原有的Littman结构外腔半导体激光器，提出采用一种新的光学方法来实现波长调谐。该方法采用了包含一个旋转楔形棱镜的“光杠杆”系统来降低调谐的机械要求，提高波长选择精度。通过选择不同的楔形棱镜顶角和光线入射角，机械要求... 基于原有的Littman结构外腔半导体激光器，提出采用一种新的光学方法来实现波长调谐。该方法采用了包含一个旋转楔形棱镜的“光杠杆”系统来降低调谐的机械要求，提高波长选择精度。通过选择不同的楔形棱镜顶角和光线入射角，机械要求可以降低1～2个数量级，波长选择精度也得到相同量级的提高。该方法使Littman结构外腔半导体激光器的调谐特性得到极大的改善，并大大降低了震动的敏感性。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 波长调谐 闪耀光栅
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894nm外腔半导体激光器 被引量：5
19
作者 黄凯凯 李楠 陆璇辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期2129-2133,共5页
介绍了一种基于Littrow结构的894 nm外腔半导体激光器的设计原理,给出了光栅转轴的优化点计算,分析了无跳模范围和实际转轴位置的关系,指出了实际光栅转轴点的合理位置。针对铯原子激光抽运磁力仪的应用要求,通过外腔的选频功能,以及低... 介绍了一种基于Littrow结构的894 nm外腔半导体激光器的设计原理,给出了光栅转轴的优化点计算,分析了无跳模范围和实际转轴位置的关系,指出了实际光栅转轴点的合理位置。针对铯原子激光抽运磁力仪的应用要求,通过外腔的选频功能,以及低噪声激光电流源、低温漂温控器和低噪声压电陶瓷驱动器,实现了自由运转波长为904 nm的激光管调谐到894 nm的单模运转,连续无跳模范围在3GHz以上。共焦FP腔的观测表明,外腔半导体激光器对自由运转激光管的线宽进行了有效压窄。搭建了饱和吸收谱装置,成功观测到了Cs原子D1线的F=3->F′=3,4和F=4->F′=3,4两套饱和吸收谱线。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 铯D1线 饱和吸收谱
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1.5μm波段乙炔气体稳频光纤光栅外腔半导体激光器 被引量：2
20
作者 金杰 张建伟 +1 位作者 杨宇 马翔 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期341-343,共3页
为了提高1.5μm波段激光器的频率稳定性,利用乙炔分子饱和吸收稳频,设计了一种稳频的光纤光栅外腔半导体激光器。其通过步进电机对光纤光栅进行拉伸调节波长,实现了激光频率调谐。结果表明,所研制的激光器拥有较高的频率稳定度。
关键词 激光器 外腔半导体激光器 饱和吸收稳频 光纤光栅 乙炔
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