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体布拉格光栅外腔实现激光二极管阵列同相模输出

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体布拉格光栅外腔倍频半导体激光器研究

体布拉格光栅外腔倍频半导体激光器研究

体布拉格光栅外腔倍频半导体激光器研究作者：***来源：《光学仪器》2024年第02期摘要：为提高绿光激光器的输出特性，设计了一种体布拉格光栅外腔倍频半导体激光器。

采用反射型体布拉格光栅作为反馈元件构成外腔半导体激光器，并使用三硼酸锂晶体进行倍频，研究了基频光的光束及光谱特性对倍频光的光束及光谱特性的影响。

实验结果表明，使用体布拉格光栅进行外腔锁波时，所得到的倍频光同样能实现窄带宽输出，同时倍频光的远场分布与基频光的远场分布一致。

使用衍射效率为10% 的体布拉格光栅作为外腔输出镜，可将半导体激光器的输出波长稳定锁定在1064nm，所得到的倍频光波长稳定在532nm 附近，光谱线宽压缩至0.4nm 左右，输出功率可达73mW。

关键词：半导体激光器；绿光；体布拉格光栅；倍频中图分类号：TN248.4文献标志码：AStudy on volume Bragg grating external cavity second harmonic generation semiconductor laser LIU Rongzhan（Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies Co.， Ltd.， Wuhan430000， China）Abstract： To improve the output characteristics of green light lasers， a volume Bragg grating external cavity second harmonic generation semiconductor laser is designed. A reflective volume Bragg grating was used as a feedback element to construct an external cavity semiconductor laser，and a lithium triborate crystal was used for second harmonic generation. The influence of the beam and spectral characteristics of the fundamental frequency light on the beam and spectral characteristics of the frequency doubling light was studied. The experimental results showed that when volume Bragg grating for external cavity mode locking was used， the obtained second harmonic generation also could achieve narrow bandwidth output， and the far field distribution of second harmonic generation was consistent with that of fundamental frequency light. A volume Bragg grating with a diffraction efficiency of10% was used as an external cavity output mirror. The output wavelength of the semiconductor laser could be stably locked at1064nm. The obtained second harmonic generation wavelength could be stabilized around532nm. The spectral linewidth was compressed toabout0.4nm， and the output power could reach73mW.Keywords： semiconductor laser；green light；volume Bragg grating；second harmonic引言近年來，由于光电器件相关的材料以及外延设备、技术的蓬勃发展，半导体激光器也得到了迅猛发展，尤其是用于工业加工以及泵浦的半导体激光器，其商用单芯片输出功率已突破50W。

bragg体光栅外腔半导体激光阵列光谱稳定研究

bragg体光栅外腔半导体激光阵列光谱稳定研究

bragg体光栅外腔半导体激光阵列光谱稳定研究1. 引言1.1 概述随着激光技术的不断发展，半导体激光器作为一种重要的光源设备，在通信、医疗、材料加工等领域有着广泛的应用。

然而，半导体激光器在长时间运行过程中存在光谱漂移和模式竞争等问题，这直接影响了功率输出的稳定性和光谱质量。

因此，提高半导体激光器的光谱稳定性成为当前研究的热点之一。

1.2 研究背景传统的外腔半导体激光器通过增加补偿反馈环路和温度控制等手段来解决光谱漂移问题，但这些方法往往增加了系统复杂度，并且难以实现较高的稳定性。

近年来，利用bragg体光栅技术结合外腔半导体激光阵列成为一种有效解决方案。

1.3 研究意义本文旨在研究bragg体光栅外腔半导体激光阵列在提高光谱稳定性方面的应用。

通过探究光栅结构、光栅外腔激光阵列的特点以及bragg体光栅在光谱稳定性研究中的作用，我们希望揭示该技术对于提高半导体激光器光谱稳定性的影响机制，为实现更高效、稳定的半导体激光器设计和应用提供理论和实验基础。

通过本研究，将有助于推动半导体激光器在通信、医疗和材料加工等领域中的广泛应用。

同时，也能为近距离传感、光纤通信等领域的发展提供技术支持。

综上所述，本文对于加深对bragg体光栅外腔半导体激光阵列在光谱稳定研究中角色的理解以及推进相关技术发展具有重要意义。

2. bragg体光栅的原理与应用：2.1 bragg体光栅结构：bragg体光栅是一种具有周期性折射率分布的介质结构。

它通常由周期排布的层状材料组成，这些材料具有不同的折射率。

这种周期性结构可以通过控制折射率分布来实现特定的光波衍射效果。

在bragg体光栅中，重要的参量包括grating period（光栅周期）、index modulation（折射率变化）以及grating shape（光栅形状）。

其中，grating period定义了对特定波长的衍射效果，index modulation则决定了衍射效率，而grating shape则影响了衍射角度。

温控体布拉格光栅外腔单管半导体激光器

温控体布拉格光栅外腔单管半导体激光器

Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ １ ３ ２ ０ ２ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ － ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｒ ｕ ｂ ｉ ｄ ｉ ｕ ｍ ｖ ａ ｐ ｏ ｒ ｌ ｓｅ ａ ｒ ， ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｅ ｍｉ ｔ ｔ ｅ ｒ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｎ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ
Ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｅ ｍｉ ｔ ｔ ｅ ｒ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｅ ｘ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｖ ｏ ｌ ｕｍ ｅ Ｂｒ ａ ｇ ｇ
ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＴＥＣ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
ｌ ｉ ｎ ｅ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｗ ｉ ｄ ｅ ｔ ｕ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｉｔ ｗ ｈ Ｔ Ｅ Ｃ（ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｃ ｏ ｏ ｌ —
温 控 体 布拉 格 光 栅 外 腔 单 管 半 导 体 激 光 器
李志永 ， 王 立 新 ， 谭 荣 清 ， 黄 伟 ， 徐 程 ， 李 琳
（ １ ． 中国科学院电子学研究所 高功率气体 激光技术部 ， 北京 １ ０ ０ １ ９ ０ ； ２ ． 中国科学院大学 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ９ ； ３ ． 中油吉林石化公 司丙烯腈厂 ， 辽 宁 吉林 １ ３ ２ ０ ２ １ ）

【国家自然科学基金】_体布拉格光栅_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

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推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2011年 科研热词 光栅 近红外激光 谱合成 谐波分离 线宽压缩 复用体布拉格光栅 反射体布拉格光栅 分析压缩方法 光束取样 传输矩阵法 sinc切趾 kogelnik耦合波理论 f-p标准具 推荐指数 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
科研热词 谱组束 衍射光栅 级联体光栅 稳频 激光技术 波长啁啾体布拉格光栅 多波长光束组合 外腔 半导体激光器列阵 体全息光栅 二极管激光阵列 严格耦合波理论
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
科研热词 光栅 阵列波导光栅 近场滤波 角选择滤波 角度选择性 衍射效率 线宽窄化 波长稳定 波长灵敏度 析晶特性 材料 智能服装 布拉格体光栅 外腔激光器 半导体激光阵列 光热敏折变玻璃 光热敏折变 光强解调 光学测量 体布拉格光栅
科研热词 体布拉格光栅 体光栅 严格耦合波分析 锁相 超短脉冲高斯光束 角度选择性 衍射效率 衍射 背部反射 耦合波理论 空间滤波 离散傅里叶变换 激光器 滤波器 波分复用 布拉格衍射 多重全息光栅 外腔 同相模 单纵模 半导体激光器列阵 分布布拉格反射器 光栅 偏振相关损耗 体积光栅 二极管激光器

反射式体布拉格光栅设计及其在激光器中的应用研究

反射式体布拉格光栅设计及其在激光器中的应用研究

反射式体布拉格光栅设计及其在激光器中的应用研究1. 引言1.1 研究背景反射式光栅在激光器中的应用具有重要意义，因为光栅可以实现光的频率选择性反射或透射，从而调节光的波长和频率，具有很强的谱学和激光调控能力。

随着激光器技术的不断发展，反射式体布拉格光栅作为其中一种重要的光栅形式，其应用也越来越广泛。

研究人员对反射式体布拉格光栅设计及其在激光器中的应用进行了深入研究，通过优化设计和制备工艺，实现了在激光器中的高效能量转换和谐波产生。

而激光器的性能提升也离不开反射式体布拉格光栅的应用，因为光栅可以有效地控制激光的频率稳定性、波长选择性和束流调控等方面，为激光器的性能提升提供了重要支撑。

探究反射式体布拉格光栅设计及其在激光器中的应用是当前激光技术研究领域的热点之一。

通过深入研究，可以进一步拓展光栅在激光器中的应用前景，提升激光器的性能和稳定性，推动激光技术的发展和应用。

【内容结束】1.2 研究目的本文旨在探讨反射式体布拉格光栅在激光器中的设计原理和应用研究，旨在进一步提高激光器的性能和稳定性。

具体研究目的包括：1. 分析反射式体布拉格光栅的设计原理，探讨其在激光器中的优势和特点，为激光器的设计和优化提供理论支持。

2. 探究反射式体布拉格光栅在激光器中的具体应用场景，研究其对激光器性能的影响与提升效果。

3. 比较不同类型的反射式体布拉格光栅设计在激光器中的表现，深入分析其优缺点和适用性，为激光器设计提供技术指导。

4. 探讨反射式体布拉格光栅在激光器性能提升中的作用机制，揭示其对激光器输出功率、波长稳定性等参数的影响规律。

5. 结合实验验证与结果分析，进一步验证反射式体布拉格光栅在激光器中的应用效果，为相关研究提供实践基础和技术支持。

1.3 研究意义反射式体布拉格光栅是一种在激光器中广泛应用的新型光学元件，具有良好的光学性能和调制能力。

通过对其设计及应用进行研究，可以进一步优化激光器的性能，提高输出功率和光束质量，拓展激光器在各种领域的应用。

体布拉格光栅外腔半导体激光器的光栅旋转角度容差

体布拉格光栅外腔半导体激光器的光栅旋转角度容差
１ ． ４ ｍｍ， 衍射效 率 ２ ８ ， 中心 波长 ７ ８ ０ ｎ ｍ。为 了研 究光栅
Ｆｉ ｇ ． １ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｉｃ ｔ ｄ ｉ ａ ｇｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｓ ｅ ｔ ｕ ｐ
图 １ 实 验装 置示 意 图
第 ２ ５卷第 ２期 ２ ０ １ ３年 ２月
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ Ｉ ＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ １ ． ２５， Ｎ Ｏ ． ２
Ｆｅ ｂ．，２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ４ ３ ２ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ３ １ ０ — ０ ５
所示 。实 验 中 ， 采用 的半 导 体 激光 器 发 光 区宽 度 １ ５ ０ Ｉ ｘ ｍ，
Ｆ ＡＣ： ｆ ａ ｓ ｔ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｍａ ｔ ｏ ｒ
ＶＢ Ｇ由Ｐ Ｄ ＿ Ｉ Ｄ公 司制作 ， 通光 尺寸 １ ２ ｍｍＸ １ ． ７ ５ ｍｍ， 厚
体布 拉格 光栅 （ ＶＢ Ｇ） 外腔半 导体 激光 器 由于具有 激光线 宽 窄 和 中心波 长 随热 沉温 度变 化 小等 优点 ， 可 为 碱金 属蒸气 激 光器口 。 和光纤激 光器 ］ 提供 高效 可靠 的泵浦 源 ， 近年来该 技术 在窄 线宽 和高功 率方 面均 取得 了
飞速 发展 ｌ ５ ］ 。由于 ＶＢ Ｇ是 在光 热敏玻 璃 的薄片上 利用 全息 方 法对 薄 片进行 折 射率 调 制获 得 的 ， 薄 片 的通 光
时对 ＶＢ Ｇ 要求 的调 整精度 。 根 据辛 国锋 等人 ＿ １ 。 ＿ 的研究 ， Ｌ Ｄ 自由运转 时的 中心波长 同 ＶＢ Ｇ 中心 波 长接 近 时 ， 有利 于 半导 体 激 光器 的 波长锁 定 。因此 ， 在实 验 中 ， 使Ｌ Ｄ驱 动 电流 和激 光 器 热沉 温 度协 调 变化 ， 从 而 保证 Ｌ Ｄ 自由运 转 时 中心 波 长

高功率二极管激光阵列输出光谱特性的改善

高功率二极管激光阵列输出光谱特性的改善
不能 改善 ＤＬ 的 频 谱特 性 ， 如 ， 长 光束 组合 需 要展 宽 ＤＬ 的频 谱 。为改 善 ＤＬ 的频 谱 特 性 ， 们 采 Ａ 例 波 Ａ ］ Ａ 人 取 了诸 如光 纤 布拉格 光栅 ［ 、 ７ 衍射 光栅 ［ 、 布拉 格光栅 ［ 等来 压窄 和稳定 ＤＬ ］ ８ 体 １ Ａ输 出光束 的光 谱 。 目前 ， 国 内对 这方 面 的报道 较少 。本 文 利 用 体 布 拉 格 光栅 （ Ｇ） 腔 反馈 的 方 法来 压 窄并 稳定 ＤＬ 输 出光 的 光 ＶＢ 外 Ａ 谱， 获得 随 温度漂 移低 、 谱 宽度 小 的输 出光束 。 光
子腔 造成 的不 利 影 响 。快 轴 准 直 透 镜 是 Ｌ ＭＯ 公 司 制 Ｉ
造的焦 距 厂 １ｐ 数 值 孔 径 为 ０ ８的 微 透 镜 ， 面镀 一９ ｍ、 ． 表
射对波 长 ８ ８ｎ 透过 率 为 ９ 的增 透膜 ； Ｇ 是 对 波 ０ ｍ ９ ＶＢ 长 ８ ８ ｎ 反 射 率 为 １ 的 反 射 式 ＶＢ 其 厚 度 为 ０ ｍ、 ５ Ｇ， ０ ６ ． ２ｍｍ， 离 阵列 的前 端 面大约 ２ ０ｍｍ。测量 仪器 包 距 ．
去， 由于 ＶＢ Ｇ对 特定 波 长具 有角 度选 择性 ］ 反射 回去 的光 束 其 发 散 角 度远 小 于 阵 列 沿 慢 轴 方 向 的发 散 角 。 ¨， 这样 ， 构成一 个 具有 波 长选 择性 质 的外腔 ， 馈 回去 的部 分 将在 阵列 的后 端 面和 Ｖ Ｇ 之 间形 成 稳 定 的 振荡 便 反 Ｂ 实现 波 长 的锁 定 。 采 用 衍 射 光 栅 来 压 窄 ＤＬ 与 Ａ带 宽 的方 法 相 比较 ， ＧＰ 腔 锁 定 的 优 点 是 减 小 了ＤＬ ＶＢ ｂ Ａ出射
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高功率二极管激光阵列输出光谱特性的改善

高功率二极管激光阵列输出光谱特性的改善

第19卷　第8期强激光与粒子束Vol.19,No.8 2007年8月H IGH POWER L ASER AND PAR TICL E B EAMS Aug.,2007　文章编号:　100124322(2007)0821251203高功率二极管激光阵列输出光谱特性的改善3赵鹏飞,　刘　波,　李　强,　张　雪,　左铁钏(北京工业大学激光工程研究院,北京100022) 摘　要:　采用体布拉格光栅(VB G )外腔来压窄并稳定二极管激光阵列(DL A )输出光束的频谱。

实验结果表明:在VB G 波长锁定前后,DL A 输出光束的光谱宽度由1.7nm 减小到0.4nm ,压窄的光谱不随注入电流的增大发生明显变化,不随热沉的温度升高而明显漂移。

VB G 波长锁定后在注入电流为35A 时,输出功率为15.12W ,功率损耗约2%。

关键词:　二极管激光阵列;　体布拉格光栅;　外腔;　稳频 中图分类号:　TN248 文献标识码:　A 大功率二极管激光阵列(DLA )由于结构紧凑、电光转化效率高、寿命长等优点在材料加工、自旋交换光学泵浦、泵浦固体激光器和光纤激光器等领域有着广泛的应用前景。

但是,DLA 的出射光存在固有缺陷,它的光束质量较差,沿快轴方向的光束质量M 2因子接近于1,沿慢轴方向的光束质量M 2因子超过2000。

自由运转时的光谱宽度2～4nm ,输出光束的中心波长以大约0.3nm/K 的速度随着温度漂移,且随着注入电流的大小发生变化,这些都制约了DL A 在实际中的高效率应用[1]。

采用相干耦合可以改善DL A 输出光的光束质量和频谱特性,但是难以获得大功率的单瓣模输出[225],采用非相干耦合可以改善DL A 的光束质量,但是这种方法不能改善DL A 的频谱特性,例如,波长光束组合需要展宽DL A 的频谱[6]。

为改善DLA 的频谱特性,人们采取了诸如光纤布拉格光栅[7]、衍射光栅[8210]、体布拉格光栅[11213]等来压窄和稳定DL A 输出光束的光谱。

二极管激光阵列在Talbot外腔中同相模的选择

二极管激光阵列在Talbot外腔中同相模的选择

图 ２ 二 极 管 激 光 阵列 的 同相 横 和 异 相 模 的 远 场 分 布
１ ２ １ ２ｚ 腔 的选 取 ． ／ Ｔ
用单 色平 面波垂 直照 射一个 周 期性 透 明的振 幅物 体时 ， 在物 体 后 面的某 个距 离处会 出现 该物体 的像 ， 种 这
不 用透镜 就 可 以对周 期性 物体 成像 的 现象称 为 Ｔ ｌｏ 效 应 ， 的基 本距 离 Ｚ ：２ 。 ａｂ ｔ 它 Ｔ ｄ／。
偏 移 ｄ ４ 因此亦 不能对 模式 进行 有效 的 区分 ， 且模 式 的功 率 损耗 过大 。 ／， 而
较小， 因此是进行外腔锁相的理想腔长 。但在 Ｉ２ 腔内是异相模振荡 ， １ 其远场分布为双瓣模， 这在很多应用 场合下 是 不适宜 的 。因此 ， 要想 在远 场 得到 近衍射 极 限 的单瓣 模 输 出 ， 须 实 现在 １２Ｚ 必 ／ 腔 内 只
与一 般激光 器 比较 ， 于二极 管激 光阵列 的外 腔锁相 ， 对 阵列 的作 用相 当于增 益 介 质 ， 阵列 发 光 单元 发 出的
光束 经外 腔反馈 回阵列 ， 形成 振荡 ， 而二 极管 激光 阵列在快 轴方 向 的宽 度 很小 （ 一般 仅 １ ｍ）阵 列发 光单 元 的 ， 微小 弯 曲、 形变导 致 的“ｍｉ ” ｓ ｌ 效应 ， ｅ 使得 反馈 回来 的光束 仅有一 部分 能耦 合 进 阵列 发光 单 元 ， 引起 腔 内光 强 的
（） ３ 式是光 线经 过凸 透镜 ， 再传 播到 凸透镜 焦平 面 上 的传 输 矩 阵 ， 中 ＿ 其 厂是透镜 的焦 距 。
ｃ ３ ，
图２ 为由 １ 个发光单元组成的二极管激光阵列， ９ 发光单元宽度为 １０ｇｎ 空间周期为 ２０ｇ 透镜焦距 ０ ｒ， ０ ｍ，

基于光纤光栅的外腔半导体激光器多波长输出的理论模型

基于光纤光栅的外腔半导体激光器多波长输出的理论模型

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西南师范大学学报 （自然科学版）
第 >@ 卷
参考文献：
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高斯切趾型光纤布拉格光栅外腔半导体激光器的混沌输出特性

高斯切趾型光纤布拉格光栅外腔半导体激光器的混沌输出特性

高斯切趾型光纤布拉格光栅外腔半导体激光器的混沌输出特性起俊丰;钟祝强;王广娜;夏光琼;吴正茂【期刊名称】《物理学报》【年(卷),期】2017(66)24【摘要】Optical chaos based on semiconductor laser (SL) has some vital applications such as optical chaos secure commu-nication, high-speed physical random number generation, chaos lidar, etc. Among various schemes to drive an SL into chaos, the introduction of external cavity feedback is one of the most popular techniques, which can generate chaos signals with high dimension and complexity. For the chaos output from an external cavity feedback SL, a time-delay signature (TDS) and bandwidth are two key indexes to assess the chaos signal quality. In this work, according to the rate-equation model of an optical feedback SL, we theoretically investigate the characteristics of TDS and effective band-width (EWB) of chaotic output from a Gaussian apodized fiber Bragg grating (GAFBG) feedback SL (GAFBGF-SL). The results show that with the increase of feedback strength, the GAFBGF-SL experiences a quasi-periodic route to chaos. Through selecting the suitable feedback strength and the frequency detuning between the Bragg frequency of the GAFBG and the peak frequency of the free-running SL, the TDS of chaotic output from the GAFBGF-SL can be efficiently suppressed to a level below 0.02. Furthermore, by mapping the TDS and EWB in the parameter space of thefeedback strength and the frequency detuning between the Bragg frequency of the GAFBG and the peak frequency of the free-running SL, the optimized parameter region, which is suitable for achieving chaotic signal with weak TDS and wide bandwidth, can be determined. We believe that this work will be helpful in acquiring the high quality chaotic signals and relevant applications.%基于光反馈半导体激光器(SL)速率方程模型,理论仿真研究了高斯切趾型光纤布拉格光栅(GAFBG)反馈SL(GAFBGF-SL)混沌输出的延时特征(TDS)以及混沌带宽特性.结果表明:随着反馈强度的增加,GAFBGF-SL表现出由准周期进入混沌的动力学演化路径;通过合理选择GAFBG布拉格频率与SL中心频率之间的频率失谐及反馈强度,GAFBGF-SL混沌输出的TDS能得到有效抑制(低于0.02);通过进一步绘制混沌信号TDS及带宽在GAFBG布拉格频率与SL中心频率之间的频率失谐和反馈强度构成的参量空间中的分布图,确定了获取弱TDS、宽带宽光混沌信号的参数范围.【总页数】9页(P95-103)【作者】起俊丰;钟祝强;王广娜;夏光琼;吴正茂【作者单位】西南大学物理科学与技术学院,重庆 400715;西南大学物理科学与技术学院,重庆 400715;西南大学物理科学与技术学院,重庆 400715;西南大学物理科学与技术学院,重庆 400715;西南大学物理科学与技术学院,重庆 400715【正文语种】中文【相关文献】1.基于二次曝光法的切趾2mm短栅距光纤布拉格光栅制作研究 [J], 武洪波;陈爽;赵印明;陈喜2.体布拉格光栅外腔半导体激光器的光栅旋转角度容差 [J], 李志永;谭荣清;徐程;李琳;刘世明;赵志龙;黄伟3.切趾光纤光栅的切趾深度分析 [J], 陈艳;潘武;郭江锋4.高斯切趾非线性啁啾光纤光栅特性的研究 [J], 王振彬;陈琦玮;邵钟浩5.光纤光栅外腔半导体激光器输出特性耦合效率的研究 [J], 李松柏;邓涛;吴加贵;杨敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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强激光与粒子束第２１卷距厂＝９１ｐｍ，数值孔径ＮＡ２０．８的微透镜，表面镀上对波长８０８ｎｍ透过率为９９％的增透膜；变换透镜是焦距为３８ｍｍ的柱面透镜。

ＶＢＧ是ＰＤ－ＬＤ公司制造的对波长８０７．８１３．ｍ反射率为１５％的反射式ＶＢＧ，其厚度为０．６２Ｆｉｌｍ。

其入射光偏离布拉格角大小和衍射效率之问的函数关系模拟如图２所示。

测量仪器包括频谱仪、功率计。

ＤＩ．Ａ的阈值电流是２０Ａ，温度是１２℃。

Ｆｉｇ．ＩＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｅｔｕｐｏｆＶＢＧｅｘｔｅｒｎａｌｃａｖｉｔｙｐｈａｓｅｌｏｃｋｉｎｇ图１ＶＢＧ外腔锁相实验装置图Ｆｉｇ．ＺＤｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｄｅｖｉａｔｉｏｎｆｒｏｍＢｒａｇｇａｎｇｌｅ图２衍射效率和偏离布拉格角大小之间的关系２实验方法及结果分析初步实验中，ＤＩ，Ａ的出射光束首先沿快轴方向进行准直，快轴准直后的光束在慢轴方向上经变换透镜进行收敛变换后入射至反射式体布拉格光栅外腔上，其中阵列和ＶＢＧ外腔分别置于变换透镜一倍焦距的焦平面上。

ＤＬＡ出射的光束经快轴准直透镜和变换透镜变换后到达ＶＢＧ，其中大部分的光束将透过ＶＢＧ，而波长范围在（８０７．６＿－－４－０．２）ｎｍ内的光束有１５％被ＶＢＧ直接反馈回自身单元，这样便构成一个具有波长选择性质的外腔。

反馈回去的部分光将在阵列的后端面和ＶＢＧ之间形成稳定的振荡实现波长的锁定，称为自身单元反馈。

其中ＶＢＧ的角度选择性很窄，在很大程度上减少了由ＶＢＧ反馈回来的单频未准直光束的数量，模拟结果如图２所示，说明ＶＢＧ对于激光二极管起到了稳定波长以及压窄光谱的作用。

二极管激光阵列的波长通过体布拉格光栅锁定后，所有单元以相同波长输出，如图３所示，其峰值半宽由１．７ｒｉｍ压窄到０．２ｒｉｍ。

而慢轴方向上的功率为一系列峰值分布，每个峰对应于宽发光区激光二极管的一个发光单元，各单元是非相干的。

Ｆｉｇ．３ＯｕｔｐｕｔｓｐｅｃｔｒｕｍａｎｄｆａｒｆｉｅｌｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＶＢＧ－ｌｏｃｋｅｄＤＬＡ图３ＶＢＧ锁定后输出光谱和远场光强分布我们在慢轴方向上使ＶＢＧ偏转一个非常小的角度。

使入射的光束以一个小的角度（约１．５。

）入射到ＶＢＧ上，同时保持ＶＢＧ在快轴的方向。

每个发光单元发出的光经过ＶＢＧ选择后反馈回到相邻单元．以相同的模式相互耦合，而其它模式的光则被滤掉，从而获得了中心波长在８０１．９ｎｍ的同相单瓣模的输出，即二极管众多横模中的一个模式满足了ＶＢＧ对角度空间和波矢空间的选择性，如图４所示。

实验中我们采用美国相干公司的ｂｅａｍｃｏｄｅ光束质量诊断仪测量了ＶＢＧ外腔锁定时远场光斑形状及能量分布情况，所采用的聚焦透镜是焦距为６５ｍｍ的平凸透镜，由图５可以观测到单瓣模输出远场图样，对应的远场发散角为１．４７ｍｒａｄ，旁瓣约为５ｍｒａｄ，与期望值基本相同。

光谱的峰值半宽为０．１７ｎｍ，对应同相单瓣模的输出功率为３．６７Ｗ。

线宽采用ＡｖａＳｐｅｃ一２０４８型光纤光谱仪进行测量，功率计为北京光电技术研究所的Ｍ９２型功率计。

第１２期张雪等：体布拉格光栅外腔实现激光二极管阵列同相模输出１７６９Ｆｉｇ．４ＯｕｔｐｕｔｓｐｅｃｔｒｕｍａｎｄｆａｒｆｉｅｌｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｒｅｅｒｕｎｎｉｎｇａｎｄｓｌｏｐｅＶＢＧｐｈａｓ｝ｌｏｃｋｅｄＤＬＡ图４自由运转下和ＶＢＧ倾斜４、角度锁定后输出光谱和远场光强分布经测量阵列的远场发散角比衍射极限略大（理论值大概为１．０ｍｒａｄ），表明并不是所有的发光单元都完全锁定。

在自由运转为１５ｗ的情况下，对应同相单瓣模的输出功率为３．６７Ｗ，如图６所示，说明其中的几个发光单元并没有被锁定，这和ＤＬＡ封装引起的ｓｍｉｌｅ效应，以及ＤＬＡ的热梯度有关，这些影响消减了相邻模式的耦合强度，限制了阵列的输出功率。

与文献［１０］相比，本文的优势在于获得了单瓣模的远场输出。

Ｆｉｇ．５ＳｐｏｔｓｈａｐｅｏｆｓｌｏｐｅｄＶＢＧｐｈａｓｅ－ｌｏｃｋｅｄＤＩ。

Ａ图５倾斜放置ＶＢＧ锁定后远场光斑形状Ｆｉｇ．６ＯｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｓｌｏｐｅＶＢＧｌｏｃｋｅｄａｎｄｆｒｅｅｒｕｎｎｉｎｇＤＬＡ图６ＤＬＡ自由运转和倾斜放置ＶＢＧ锁定后的功率对比３结论体布拉格光栅具有良好的波长选择性和角度选择性，对特定波长的一束光仅在某个特定角度上发生衍射。

采用体布拉格光栅（ＶＢＧ）作为二极管激光阵列外腔，利用其角度和波长选择性，通过使每个单元发出的光选择性反馈回相邻单元从而实现了二极管阵列外腔锁相。

在远场获得了高光束质量、窄带宽的稳定输出，其单瓣模输出功率为３．６７Ｗ，锁相后的光束远场发散角为１．４７ｍｒａｄ。

下一步工作将优化选择体布拉格光栅参数，降低ＶＢＧ的选择带宽，进一步提高同相模的锁相效率。

综上，采用ＶＢＧ外腔锁相技术可明显改善二极管激光器阵列的光束质量并获得同相模输出，这就为材料加工以及泵浦固体激光器提供了理想的激光光源。

参考文献：［１］ＦｒｉｅｄｒｉｃｈＧＢ．Ｃｈａｎｃｅｓａｎｄｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｈｉｇｈ—ｐｏｗｅｒｄｉｏｄｅｌａｓｅｒｓ［Ｃ３／／ＰｒｏｃｏｆＳＰＩＥ．２００４．５３３６：９５—１０６．ＥＺ］ＧｌｏｖｅＡＦ．Ｐｈａｓｅｌｏｃｋｉｎｇｏｆｏｐｔｉｃａｌｌｙｃｏｕｐｌｅｄｌａｓｅｒｓ［Ｊ３．ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎ，２００３．３３（４）：２８３—３０６．［３］ＧａＧＸｉｎ，ＺｂｅｎｇＹｕｊｉｎ，ＫａｎＨ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｂｅａｍｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅｆｏｒｈｉｇｈ—ｐｏｗｅｒＬａｓｅｒｄｉｏｄｅｂａｒｂｙｅｘｔｅｒｎａｌ—ｃａｖｉｔｙｔｅｃｈ—ｎｉｑｕｅ［＿Ｊ］．ＯｐｔＬｅｔｔ，２００４，２９（４）：３６１—３６３．Ｌ４］ＲｕｍａｌｉｓＭＶ．Ｎａｒｒｏｗｉｎｇｏｆｈｉｇｈｐｏｗｅｒｄｉｏｄｅｌａｓｅｒａｒｒａｙｓｕｓｉｎｇｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｆｅｅｄｂａｃｋｆｒｏｍｅｔａｌｏｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，２０００，７７（８）：１０８０．１０８１．［５］ＡｐｕｌｌｏｎｏｖＶＶ，ＤｅｒｚｈａｖｉｎＳ１，ＫｌｓｌｏｖｖＩ，ｅｔａＪ．ｓｐａｔｉａｌｐｈａｓｅｌｏｃｋｉｎｇｏｆｌｉｎｅａｒａｔｒａｙｓｏｆ４ａｎｄ１２ｗｉｄｅ－ａｐｅｒｔｕｒｅ５ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ。

ｒｌａｓｅｒｄｉｏｄｅｓｉｎｅｘｔｅｒｎａｌｅａｖｉｔｙＥＪ］．ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１９９８，２８（３）：２５７—２６３．［６］ＡｐｏｔｌｏｎｏｖＶＶ，ＤｅｒｚｈａｖｉｎＳＩ，ＦｉｌｅｎｅｎｋｏＶＡ，ｅｔａ１．ＨｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｄｉｏｄｅａｒｒａｙｐｈａｓｅＬｏｅｋｉｎｇ［Ｃ］／／ｐｒｏｃｏｆＳＰＩＥ．２０００，３ＢＢ９：１３４一１４６．［７］王克俊．李强．郭渭荣．等．二极管激光阵列在Ｔａｌｂｏｔ外腔中同相模的选择［Ｊ］．强激光与粒子束．２００６，１８（２）：１７７．１８０．（ＷａｎｇＫｅｊｕｎ．ＬｉＱｉａｎｇ，ＧｕｎＷｅｉｒｏｎｇ．ｅｔａ１．Ｉｎ—ｐｈａｓｅｍｏｄｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｏｄｅｌａｓｅｒａｒｒａｙｉｎｅｘｔｅｒｎａｌＴａｌｂｏｔｃａｖｉｔｙ．ＨｉｇｈＰｏｔｕｔｒＬａｓｆｒ口ｎｄＰａｒｔｉｃｌｆＢｅａｍｊ．体布拉格光栅外腔实现激光二极管阵列同相模输出作者：张雪， 李强， 刘波， 马建军作者单位：北京工业大学,激光工程研究院,北京,100124刊名：强激光与粒子束英文刊名：HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS年，卷(期)：2009，21(12)被引用次数：0次1. Friedrich G B.Chances and limitations of high-power diode lasers[C]//Proc of SPIE.2004,5336:95-106.2. Glove A F.Phase locking of optically coupled lasers[J].Quantum Electron,2003,33(4):283-306.3. Gao Xin,Zheng Yujin,Kan H,et al.Effective suppression of beam divergence for a high-power laser diode bar by an external-cavity technique[J].Opt Lett,2004,29(4):361-363.4. Romalis M V.Narrowing of high power diode laser arrays using reflection feedback from anetalon[J].Appl Phys Lett,2000,77(8):1080-1081.5. Apollonov V V,Derzhavin S I,Kislov V I,et al.Spatial phase locking of linear arrays of 4 and 12 wide-aperture semiconductor laser diodes in an external cavity[J].QuantumElectronics,1998,28(3):257-263.6. Apollonov V V,Derzhavin S I,Filonenko V A,et al.High power laser diode array phase-locking[C]//Proc of SPIE.2000,3889:134-146.7. 王克俊,李强,郭渭荣,等.二极管激光阵列在Talbot外腔中同相模的选择[J].强激光与粒子束,2006,18(2):177-180.(Wang Kejun,Li Qiang,Guo Weirong,et al.In-phase mode selection of diode laser array in external Talbot cavity.High Power Laser and Particle Beams,2006,18(2):177-180)8. Li Qiang,Zhao Pengfei,Guo Weirong.Amplitude compensation of a diode laser array phase locked witha Talbot cavity[J].Appl Phys Lett,2006,89(23):1120.9. Venus G B,Sevian A,Smirnov V I,et al.High-brightness narrow-line laser diode source with volume Bragg-grating feedback[C]//Proc of SPIE.2005,5711:166-176.10. Sevian A,Andrusyak O,et al.Spectral beam combining with volume Bragg gratings:cross-talk analysis and optimization schemes[C]//Proc of SPIE.2006:62160.11. Riyopoulos S,Venus G,Glebov L.Mode selection and phase locking of sidelobe-emitting semiconductor laser arrays via reflection coupling from an external narrow-bandwidth grating[J].J Appl Phys,2008,103:113107.12. Volodin B L,Dolgy S V,Melnik E D,et al.Wavelength stabilization and spectrum narrowing of high-power multimode laser diodes and arrays by use of volume Bragg gratings[J].OptLett,2004,29(16):1891-1893.1.学位论文刘波激光二极管阵列多波长光束组合技术研究2008激光二极管阵列(LDA)以其体积小、效率高、成本低、寿命长等优点,广泛应用于材料加工、医疗、自旋交换光抽运、泵浦固体激光器和光纤激光器等领域。