光注入半导体激光器的电流双稳特性研究-光学专业论文.docxVIP

目 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第一章绪论 1 1．1引言 一l 1．2半导体激光器的工作原理 。1 1．3半导体激光器的工作特性 ．2 1．3．1半导体激光器的阈值特性 ．．2 1．3．2半导体激光器的模式特性 ．．2 1．3．3半导体激光器的谱线特性 。3 1．3．4半导体激光器的动态特性 。3 1．4几种常见的半导体激光器 ．5 1．4．1法布里．珀罗激光器(FP．LD) ．5 1．4．2分布反馈半导体激光器(DFB．LD) 6 1．4．3波长可调谐的半导体激光器 8 1．5本文研究的内容和目的 ．8 参考文献 9 第二章半导体激光器非线性动力学行为 。13 2．1引言 1 3 2．2附加自由度的半导体激光的基本理论 13 2．2．1调制驱动电流 ．．13 2．2．2光注入 14 2．2．3光反馈 14 2．2．4光电反馈 ．15 2．3光学双稳 1 6 2．3．1光学双稳态 ．．1 6 2．3．2光学双稳态的发展历程 ．．17 2．3．3光学双稳态的类型 ．．17 参考文献 ．1 8 第三章光注入半导体激光器的注入功率双稳特性研究 23 3．1引言 3．1引言 23 3．2实验装鹭 ．．23 3．3实验结果与讨论 24 3．4结论 ．27 参考文献 ．28 第四章光注入半导体激光器的电流双稳特性研究 30 4．1引言 ～30 4．2实验装置 ．．30 4．3实验结果和讨论 3 l 4．4结论 ．37 参考文献 ．37 第五章结束语 ．．40 攻读硕士期间发表论文 4l 致谢 ．．42 两南大学硕十学伊论文 两南大学硕十学伊论文 摘要 曼寰曼曼曼曼曼曼曼曼蔓皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼笪!曼!曼曼曼曼曼!曼!曼曼曼鼍!曼曼曼曼曼曼曼曼曼!曼III。I曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼!曼曼曼曼曼皇寡 光注入半导体激光器的电流双稳特性研究 光学专业全日制硕士研究生：王莉 指导教师：夏光琼教授 摘 要 光学双稳因其在光学逻辑开关、光储存、全光信号整形、全光波长转换等光 计算以及光通信领域的广泛应用而受到人们的关注。在外光注入下，半导体激光 器具有丰富的非线性动力学行为，在合适的工作条件下系统输出可能呈现光学双 稳现象。早期的研究结果表明：通过沿不同路径连续变化主激光器的光功率或激 射频率、或者副激光器的偏置电流均可使光注入激光器的输出功率呈现双稳现象 (功率双稳)。而最近的报道显示：在一个光注入半导体激光器中可能存在另外一 种新型的双稳现象，即锁定态与两模共存态之间的态双稳。本文将着重对这种新 型的态双稳现象进行深入的研究。 本文基于两个半导体激光器构成的主副系统，实验研究了在主激光器输出光 的注入下，副激光器输出呈现的双稳现象。文中，双稳是通过以下两种方式得到： (1)激光器工作在阈值附近，通过固定频率失谐Af(Af弼，知，居分别对应 主副激光器的自由振荡频率)而沿着不同的路径改变主激光器的注入光功率，称 之为注入功率变化引起的双稳。实验结果表明：在副激光器偏置电流一定的情况 下，只有频率失谐△厂为负值时才会出现态双稳，并且态双稳环宽度随频率失谐绝 对值的增大而增大；态双稳环宽度随偏置电流的增加而增加，但是当偏置电流增 加到12．6mA时激光器输出行为变得复杂，两模共存态与锁定态之间的态双稳消 失；(2)固定注入功率，在阈值电流附近连续增加副激光器的偏置电流到一定值 再逐渐减小，此时观测到的双稳称之为电流变化引起的双稳。实验结果表明：当 注入功率较低时，只能感测到态的双稳现象。当注入功率较大时，功率双稳和态 双稳都可以被明显地观察到。而进一步增大注入功率，态双稳和功率双稳都将消 失。另外，注入功率的大小对双稳环宽度也有一定影响。 关键词：光注入；频率失谐；注入功率；偏置电流：功率双稳；态双稳 两南大学硕十学伊论文 两南大学硕十学伊论文 Abstract Current-driven bistability in a semiconductor laser subj ect to optical inj ection Major：optics Advisior：Prof．Guangqiong Xia Author：Li Wang Abstract The optical bistability(OB)of semiconductor lasers attracted much attention for its potential applications in optical computa