高性能980nm光纤光栅外腔半导体激光器的设计与制作

论文摘要

980nm泵浦激光器(pump laser)被广泛应用在掺饵光纤放大器中。随着高速度大容量光纤通信和光电子器件的迅速发展,980hm泵浦激光器与单模光纤(SMF)的高效耦合日益受到人们的重视。它不仅直接影响光纤传输的中继距离,而且在改善激光器泵浦掺饵光纤放大器的性能上,在提高性价比方面有着十分重要的意义。按照模式耦合理论,980nm泵浦激光器到单模光纤的耦合,实质上是两者之间的模场匹配。如果用平端光纤直接与激光器(LD)耦合,由于严重的相位和模场半径不匹配,耦合效率很低。因此有必要采用适当的耦合系统对LD模场进行变换。如何提高激光器到单模光纤之间的耦合效率,最近已经有了相关的报道。但是报道的技术中多是针对圆对称光束或近圆对称光束。但是对于980hm泵浦激光器发出的激光来说,由于特殊的物理结构,使得激光光束具有高度的椭圆性。对于椭圆度高的激光光束和单模光纤耦合的报道不是很多。本文从理论上和实验上呈现了一个实用的耦合技术,即在没有使用分立球形光学元件的情况下将高度椭圆化的激光光束透过透镜光纤耦合到单模光纤中。本文研究的透镜光纤主要是楔形柱透镜光纤,它的作用是修正激光光束波前和从光纤出来光束之间的相位失配。论文中,根据某一耦合模型建立方程,并用matlab软件编程计算。使楔形柱透镜的楔角和半径得以优化。优化后的耦合效率达到97.38%。并通过实验证实理论计算的正确性。为得到稳定的输出波长。文章提出一种高耦合效率的框架,此框架是将单模光纤前端制作楔形柱透镜并在单模光纤中置入光纤光栅(FBG)形成外腔半导体激光器(External Cavity Laser)。目前980hm泵浦激光器与单模光纤的耦合效率较高,进一步提高耦合效率的工作仍在进行中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 980nm泵浦激光器的应用、基本原理与发展历程
• §1.1.1 980nm泵浦激光器的应用
• §1.1.2 980nm泵浦激光器基本原理
• §1.1.3 980nm泵浦激光器发展历程
• §1.2 980nm光纤耦合泵浦源模型的确立
• §1.3 论文的主要工作
• 第二章 理论计算
• §2.1 激光模场表达式及其特性
• §2.2 980nm泵浦激光器与楔形柱透镜光纤耦合的理论分析
• 第三章 光纤光栅外部反馈理论模拟
• §3.1 激光器震荡与热效应
• §3.2 光纤光栅外部反馈与热效应
• §3.2.1 光纤光栅理论
• §3.2.2 外部反馈
• §3.2.3 热效应
• §3.3 980nm泵浦激光器外加光纤光栅测试结果
• §3.3.1 温度与波长漂移的关系
• §3.3.2 电流与波长漂移关系
• 第四章 楔形柱透镜光纤的制作
• §4.1 光纤研磨系统
• §4.2 光纤熔烧
• 第五章 980nm泵浦激光器封装
• §5.1 蝶型模块封装
• §5.1.1 重要元件介绍
• §5.1.2 蝶型模块封装流程
• §5.2 结果分析
• 第六章 实验分析
• §6.1 实验中主要仪器的简单介绍
• §6.2 实际耦合实验与理论计算比较
• 结论
• 致谢
• 参考文献