利用SOA环形腔结构设计可调谐激光器筱晓上海光子实验分享

更新时间：2022-12-15

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可调谐激光器可以在一定的波长范围内连续调节激光器的输出波长，为科研和工作带来了很大的便利。实现激光波长调谐的原理大致有三种，第一种是通过某些元件（如光栅）改变谐振腔低损耗区所对应的波长来改变激光的波长，第二种是通过改变某些外界参数（如磁场、温度等）使激光跃迁的能级移动，第三种是利用非线性效应实现波长的变换和调谐（非线性光学、受激拉曼散射、光二倍频，光参量振荡）。

我们采用第一种原理，通过将可调谐滤波器加入激光谐振腔的方式改变腔内的损耗曲线，系统原理图如下所示：

可调谐激光器内部结构图

SOA(Semiconductor O ptical Amplifier)是一种半导体结构的光放大器。它结构简单、体积小，便于与其他光器件进行集成，充分利用了现有的半导体激光器技术，制作工艺成熟，成本低、寿命长、功耗小。在该可调谐激光器谐振系统中，SOA同时提供了增益介质和泵浦源的功能。SOA驱动电路中集成了SOA光芯片的温控系统和电流控制系统，主要是防止光芯片在使用过程中的损坏，同时也提高了激光器的功率稳定性。

可调滤波器控制了谐振腔中不同频段的损耗强度，可选择性地让自发辐射光在目标频率点进行受激放大，生成激光。以本文的可调滤波器为例，其可调滤波范围为1545~1557 nm。扫描滤波器的滤波范围并采集激光输出光谱，得到不同波段的激光输出光谱图如下：

可调谐激光器光谱图

同时，我们测试了该可调谐激光器的功率稳定性和波长稳定性，数据如下：

功率稳定性测试图

波长稳定性测试图

测得激光的线宽为57.3pm：

输出激光线宽测试图

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