Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-6-823-827
УДК 543.4 (045)
Оценка относительного шума интенсивности одномодового вертикально-излучающего лазера с внешним резонатором на основе волоконной брэгговской решетки
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Шулепов В.А., Аксарин С.М., Стригалев В.Е. Оценка относительного шума интенсивности одномодового вертикально-излучающего лазера с внешним резонатором на основе волоконной брэгговской решетки // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 6. С. 823–827. doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-6-823-827
Аннотация
Предмет исследования. В работе исследована проблема стабилизации оптических параметров одномодового вертикально-излучающего лазера. Предложено решение проблемы путем формирования внешнего резонатора на основе решетки Брэгга, индуцированной в оптическое волокно с двулучепреломлением. Выполнено экспериментальное исследование вклада обратных отражений от внешнего резонатора во флуктуации интенсивности вертикально-излучающего лазера. Проведена оценка влияния фазы обратных отражений на стабильность генерации лазерного излучения при различных токах накачки. Метод. Экспериментальная оценка относительного шума интенсивности вертикально-излучающего лазера проведена в диапазоне тока накачки 1,1–6,3 мА с использованием фотоприемника с шириной полосы 8,5 МГц. Изменение фазы обратных отражений осуществлено путем смещения торца оптического волокна с шагом 100 нм. Основные результаты. Измерена величина относительного шума интенсивности вертикально-излучающего лазера с внешним резонатором длиной 30 мм на волоконной решетке Брэгга с коэффициентом отражения 95 % и шириной спектра 95 пм. Обнаружено, что стабильный режим излучения наблюдается в диапазоне токов 1,8–3,2 мА, а за пределами этого диапазона — нестабильный режим с постоянными переключениями между соседними продольными модами. Наиболее устойчивый к изменению фазы обратных отражений режим работы лазера с внешним резонатором отмечен при токе накачки 2,78 мА. Использование внешнего резонатора на волоконной решетке Брэгга позволило снизить уровень относительного шума интенсивности с 7,2∙10–10 1/Гц до 1,5∙10–11 1/Гц в диапазоне токов накачки 1,86–3,2 мА. Показано, что снижение флуктуаций интенсивности при использовании вертикально-излучающего лазера в оптической системе положительно сказывается на соотношении сигнал/шум. Практическая значимость. Выполненное исследование может быть полезно в разработках, где требуется когерентный источник оптического излучения с низким уровнем амплитудного шума, в когерентной оптической связи и волоконно-оптических датчиках.
Ключевые слова: ертикально-излучающий лазер, ВИЛ, внешний резонатор, лазер с внешним резонатором, относительный шум интенсивности, амплитудный шум, волоконная брэгговская решетка, ВБР
Список литературы
Список литературы
-
Iga K. Surface-emitting laser - its birth and generation of new optoelectronics field // IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. 2000. V. 6. N 6. P. 1201–1215. https://doi.org/10.1109/2944.902168
-
Iga K. Vertical-cavity surface-emitting laser: its conception and evolution // Japanese Journal of Applied Physics. 2008. V. 47. N 1. P. 1–10. https://doi.org/10.1143/JJAP.47.1
-
VCSELs. Fundamentals, Technology and Applications of Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers / ed. by R. Michalzik. Springer, 2013. 560 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-24986-0
-
Laser Physics and Technology: Proceedings of the School on Laser Physics & Technology, Indore, India, March 12-30, 2012 / ed. by P.K. Gupta, R. Khare. Springer, 2015. 345 p. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2000-8
-
Moser P. Energy-Efficient VCSELs for Optical Interconnects. Springer, 2016. 182 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24067-1
-
Ohtsubo J. Semiconductor Lasers. Stability, Instability and Chaos. 3rd ed. Springer, 2013. 572 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-30147-6
-
Henry C., Kazarinov R. Instability of semiconductor lasers due to optical feedback from distant reflectors // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1986. V. 22. N 2. P. 294–301. https://doi.org/10.1109/JQE.1986.1072959
-
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. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2019-19-1-15-20
-
Agrawal G.P. Noise in semiconductor lasers and its impact on optical communication systems // Proceedings of SPIE. 1991. V. 1376. P. 224–235. https://doi.org/10.1117/12.25005
-
Bløtekjær K. Fundamental noise sources which limit the ultimate resolution of fiber optic sensors // Proceedings of SPIE. 1998. V. 3555. P. 1–12. https://doi.org/10.1117/12.318192
-
Lefevre H.C. The Fiber-Optic Gyroscope. 2nd ed. Artech House Publishers, 2014. 416 p.
-
Petermann K., Weidel E. Semiconductor laser noise in an interferometer system // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1981. V. 17. N 7. P. 1251–1256. https://doi.org/10.1109/JQE.1981.1071262
-
Yoon S., Lee D.S., Heo Y., Lee S., Ham B.S. Depolarization of external optical feedback on VCSEL and variation of relative intensity noise // Proc. of the Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2007). 2007. P. 4453461. https://doi.org/10.1109/CLEO.2007.4453461
-
Siekiera A., Engelbrecht R., Neumann R., Schmauss B. Fiber Bragg gratings in polarization maintaining specialty fiber for Raman fiber lasers // Physics Procedia. 2010. V. 5. Part B. P. 671–677. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2010.08.098
-
Варжель С.В. Волоконные брэгговские решетки: учебное пособие. СПб.: Университет ИТМО, 2015. 65 p.