ВЛИЯНИЕ ДЛИНЫ ВНЕШНЕГО РЕЗОНАТОРА С ВОЛОКОННОЙ РЕШЕТКОЙ БРЭГГА НА СПЕКТР ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА С ВЕРТИКАЛЬНО ИЗЛУЧАЮЩИМ РЕЗОНАТОРОМ

Шулепов В.А., Аксарин С.М., Стригалев В.Е. Влияние длины внешнего резонатора с волоконной решеткой Брэгга на спектр излучения лазера с вертикально излучающим резонатором // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 1. С. 15-20. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-1-15-20

Предмет исследования. Исследовано влияние длины внешнего резонатора с волоконной брэгговской решеткой на спектр лазера с вертикально излучающим резонатором и центральной длиной волны излучения 1554 нм. Коэффициент отражения волоконной решетки Брэгга – 95 %, ширина спектра на полувысоте – 0,095 нм. Метод. С помощью интеррогатора снимались данные центральной длины волны излучения по времени, что позволило провести исследование путем оценки среднеквадратичного отклонения и дрейфа центральной длины волны излучения лазер с вертикальным резонатором как для случая с внешним резонатором на волоконной брэгговской решетке, так и без него. Длина внешнего резонатора в исследовании изменялась (с 1040 до 30 мм) путем уменьшения отрезка волокна от торца до решетки. Основные результаты. В результате исследования получена зависимость спектральных характеристик лазера от длины внешнего резонатора, также показана возможность уменьшения вариации центральной длины волны излучения более чем на порядок. Так, среднеквадратичное отклонение по уровню 3σ составило 0,17 пм с использованием внешнего резонатора длиной 1040 мм, в отличие от 8 пм без внешнего резонатора. Также показана возможность снижения амплитуды дрейфа центральной волны излучения в четыре раза, от 2 до 0,5 пм, при использовании внешнего резонатора. Практическая значимость. Проведенное исследование может оказаться полезным при создании волоконно-оптических распределенных датчиков физических величин доступной стоимости, в конструкции которых необходимо использовать высококогерентный источник излучения.

1. Mizunami T., Hamada T., Yamamoto T. External-fiber-grating vertical-cavity surface-emitting lasers // IEEE Photon-ics Technology Letters. 2000. V. 12. N 11. P. 1558–1560. doi: 10.1109/68.887750
2. Law J.Y., Agrawal G.P. Effects of optical feedback on static and dynamic characteristics of vertical-cavity surface-emitting lasers // Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 1997. V. 3. N 2. P. 353–358. doi: 10.1109/2944.605678
3. Schwarz S. Impact of Waveguide Input Coupling on Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diodes. Wien, 2009. 99 p.
4. Окоси Т., Окамото К. и др. Волоконно-оптические датчи-ки. Л.: Энергоатомиздат, 1990. 256 с.
5. Donati S., Horng R.H. The diagram of feedback regimes revisited // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2013. V. 19. N 4. doi: 10.1109/jstqe.2012.2234445
6. Tkach R.W., Chraplyvy A.R. Regimes of feedback effects in 1.5-pm distributed feedback lasers // Journal of Lightwave Technology. 1986. V. 4. N 11. P. 1655–1661. doi: 10.1109/jlt.1986.1074666
7. Chung Y.C., Lee Y.H. Spectral characteristics of vertical-cavity surface-emitting lasers with external optical feedback // IEEE Photonics Technology Letters. 1991. V. 3. N 7. P. 597–599. doi: 10.1109/68.87925
8. Morton P.A., Mizrahi V., Tanbunek T. Stable single mode hybrid laser with high power and narrow linewidth // Applied Physics Letters. 1994. V. 64. N 20. P. 2634–2636. doi: 10.1063/1.111475
9. Jiang S., Pan Z., Dagenais M., Morgan R.A., Kojima K. Influence of extemal optical feedback on threshold and spec-tral characteristics of vertical-cavity surface-emitting lasers // IEEE Photonics Technology Letters. 1994. V. 6. N 1. P. 34–36. doi: 10.1109/68.265881
10. Hlaing H.M., Thomazy D.M., Viechincki B.J., Lin H. Linewidth narrowing caused by optical feedback in a multi-mode vertical-cavity surface-emitting laser // Optics Communications. 2006. V. 265. N 2. P. 580–584. 
11. Mizunami T., Kojima S., Kudo T. A narrow-spectrum long-wavelength VCSEL using a fiber Bragg grating // Proceedings of SPIE. 2006. V. 6351. doi: 10.1117/12.691762
12. Giudice G.E., Kuksenkov D.V., De Peralta L.G., Temkin H. Single-mode operarion from an external cavity controlled vertical-cavity surface-emitting laser // IEEE Photonics Technology Letters. 1999. V. 11. P. 1545–1547. doi: 10.1109/68.806841
13. Lefevre H.C. The Fiber-Optic Gyroscope. 2nd ed. London: Artech House, 2014. 416 p.
14. Gribaev A.I., Pavlishin I.V., Stam A.M., Idrisov R.F., Varzhel S.V., Konnov K.A. Laboratory setup for fiber Bragg gratings inscription based on Talbot interferometer // Optical and Quantum Electronics. 2016. V. 48. N 12. P. 540. doi: 10.1007/s11082-016-0816-3
15. Moser P. Energy-Efficient VCSELs for Optical Interconnects. Springer, 2016. 182 p. doi: 10.1007/978-3-319-24067-1

16. Hashizume N., Nasu H. Mode hopping control and lasing wavelength stabilization // Furukawa Review. 2001. N 20. P. 7–10

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License