半导体光纤复合腔可调谐激光器研究.pdf

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北京交通大学硕士学位论文■半导体一光纤复合腔可调谐激光器的研究作者姓名:郝秀晴一导师姓名:陈根祥学位类别:工学称:教授学科专业:光通信与移动通信研究方向:半导体激光器学号:职学位级别:硕士年月上中图分类号。学校代码:密级:公开◆≈人‘厶’。
▲上致谢本论文的工作是在我的导师陈根祥教授的悉心指导下完成的,陈根祥教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢这两年半以来陈根祥老师对我的关心和指导。陈根祥教授不仅对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见,在学习上和生活上更给予了我很大的关心和帮助,在此向陈根祥老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间,路慧敏、秦婉婷两位师姐和张丽萍、马红玉等同学对我论文中激光器及取样光栅的研究工作给予了热情帮助,在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人和朋友,他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。譬‘■
●中文摘要然而随着各种新兴技术特别是波分复用技术等在光通信领域中的广泛应摘要:如今半导体激光器的技术已日益成熟,其在光通信网络中的应用逐渐增加,用,使得人们对作为通信光源的激光器又提出了更高的要求。本文通过对半导体光纤复合腔可调谐激光器结构原理和性能的详细分析,阐述了一种相对有效的解决方案。该可调谐激光器是以桶氲继寮す馄:诵模利用光纤、滤波器等器件构造一个具有滤波效果的环形腔,从而实现激光的窄带输出,通过调节滤波器则可实现大范围的调谐。这种激光器可满足光通信系统对数据传输容量和速率的要求,因此有着很好的发展前景。本文首先对的基本理论进行了详尽的分析,并在此基础上阐述其工作原理,进而建立了关于激光器的一维理论模型,然后通过数值方法对激光器的时域和频域特性做了深入的研究,具体步骤如下:紫嚷凼隽税氲继宓幕纠砺郏云洳牧显鲆婕白苑⒎涮匦越蟹治龊研究,并得出了相应的解析表达式。然后详细介绍了的结构和工作原理,并推导出基于腔内电磁场随机光场展开的行波方程和载流子速率方程。枋隽薙傻餍臣す馄鞯幕咀槌山峁购凸ぷ骰怼M奔虻ソ樯芰一下甈滤波器等相关器件的特性及其对整个系统的影响。捎梅植际庇蛩惴ǘ許す馄鞯囊晃胁ㄋ俾史匠探惺祷僮鳎并在此基础上进行求解ü齧抡媸迪,分析其动态工作特性,如载流子浓度在时间和空间上的变化规律等。允庇蚨抡娼峁魑F涤蚍治鯯傻餍臣す馄魇涑龉馄滋匦缘某始值,并采用扩展矩阵法建立频域模型,分析其输出谱的特性,这样做是因为直接对激光器作频域上的分析相对比较困难。之后在此基础上将激光器中的可调谐滤波器部分改用取样光栅来实现,可得到更理想的输出光谱,且调谐特性更好。本文将采用两个不同取样光栅构成的组合型可调谐窄带滤波器。首先对均匀光栅的布拉格条件及耦合模理论进行了推导。然后简单介绍了取样光栅的原理,并且对振幅取样光栅的反射谱进行了分析和研究。接着利用两个不同的矩形振幅取样光栅构成组合型可调谐窄带滤波器,并分析了可行性。最后将其应用到激光器中,通过程序仿真对比两种滤波器的滤波和调谐特性。关键词:半导体激光器;行波速率方程;时域;传输矩阵方法;频域;滤波器;取样光栅分类号:。ⅲ一
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▲目录中文摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.光纤通信技术的发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯可调谐激光器的特点及发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..本文的研究目标和主要工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.半导体材料的基本光电特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⒏⒎淠P汀的结构原理及相关理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.的双异质结构及原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。产生激射的条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯有源层内光场的行波方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯有源层内载流子速率方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯可调谐激光器的结构及工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..可调谐激光器的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯可调谐激光器的工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..其它相关器件的结构功能介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯