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光纤布拉格光栅长外腔反馈半导体激光器特性研究
1
作者 张云豪 刘奎 +1 位作者 郜江瑞 王军民 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1035-1041,共7页
窄线宽激光器是光谱学和精密计量学等实验的基本组成部分。由于半导体激光器对外部光学反馈十分敏感,所以可以利用光反馈的高带宽抑制半导体激光器的相位噪声,进而压窄线宽。本文采用光纤布拉格光栅作为反馈元件,搭建了长外腔反馈回路... 窄线宽激光器是光谱学和精密计量学等实验的基本组成部分。由于半导体激光器对外部光学反馈十分敏感,所以可以利用光反馈的高带宽抑制半导体激光器的相位噪声,进而压窄线宽。本文采用光纤布拉格光栅作为反馈元件,搭建了长外腔反馈回路。为了降低外界环境温度起伏和气流扰动的影响,对反馈光路的光纤控温,使得1小时内最大温度起伏从0.039℃降低到0.003℃。此外,测试了反馈带宽对激光线宽的影响,尽管实验所用光纤布拉格光栅的带宽远大于自由运转的激光线宽,但仍然可以观察到激光线宽被压窄,且光纤光栅的带宽越小,激光线宽越窄。对于此现象,分析认为在反馈回路中应该存在一种负反馈机制,可以将激光线宽稳定到反馈光谱的某个斜率处,所以光纤光栅的反馈带宽越窄,反馈光谱的斜率越大,反馈越灵敏。通过调整光纤光栅的反馈功率在0~1 mW范围内改变,观察到当反射功率为0.8 mW时,光反馈将激光线宽从自由运转的100.5 kHz压窄到最窄的11.5 kHz,0.2 kHz~2 MHz范围内的相位噪声降低约20 dB。 展开更多
关键词 半导体激光器 长外腔 光反馈 相位噪声抑制 线宽压窄
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0.02nm带宽近衍射极限输出的双外腔反馈半导体激光器 被引量：1
2
作者 吴晓冬 陈军 葛剑虹 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1605-1609,共5页
实验研究了宽接触条形双外腔反馈半导体激光器,在该激光器的输出表面镀增透膜,反馈是由高反射率平面镜和闪耀光栅组成,通过调整平面镜和光栅的倾斜角度,使得特定的空间模式和纵模注入半导体激光器,使之产生振荡,并抑制了激光腔内振荡的... 实验研究了宽接触条形双外腔反馈半导体激光器,在该激光器的输出表面镀增透膜,反馈是由高反射率平面镜和闪耀光栅组成,通过调整平面镜和光栅的倾斜角度,使得特定的空间模式和纵模注入半导体激光器,使之产生振荡,并抑制了激光腔内振荡的其他横模和纵模数,从而输出单瓣近衍射极限的激光束。同时在腔内插入标准具,使得输出激光线宽达到0.02 nm,输出功率在150 mW。输出光束的光束质量因子M2为1.16。 展开更多
关键词 外腔注入 单瓣近衍射极限 宽接触条形半导体激光器
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高功率1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器
3
作者 张志军 陈贺 +8 位作者 张卓 刘志君 张建伟 杜子业 周寅利 张星 陈超 宁永强 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1531-1538,共8页
针对目前激光医疗、食品药品检测等领域对橙黄色激光的应用需求,开展了高功率基频光1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)研究。提出激光谐振腔内大尺寸基模光斑外腔结构,使VECSEL腔内模式匹配较大泵浦光斑尺寸,实现了高功率激光... 针对目前激光医疗、食品药品检测等领域对橙黄色激光的应用需求,开展了高功率基频光1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)研究。提出激光谐振腔内大尺寸基模光斑外腔结构,使VECSEL腔内模式匹配较大泵浦光斑尺寸,实现了高功率激光输出;提出增益峰-腔模失谐结构,增益峰与腔模温漂系数不同,高泵浦功率下具有良好的增益峰-腔模匹配,实现高泵浦功率工作下的激光波长稳定控制。制备的VECSEL器件在1150 nm激光波长的输出功率达到9.38 W,并获得良好的圆形对称的输出光斑形貌,光斑在正交方向上的发散角分别为7.3°和7.5°。 展开更多
关键词 半导体激光器 垂直外腔面发射半导体激光器 增益芯片 应变量子阱
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窄线宽外腔半导体激光器研究进展
4
作者 秦晓敏 史田田 +2 位作者 王志洋 史航博 陈景标 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期63-78,共16页
窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光... 窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光器,分析各类激光器的基本结构与选频机制、介绍各自的优缺点以及国内外研究进展。其中,前三类激光器采用非量子器件进行频率选择,而法拉第激光器利用共振法拉第旋光效应选频,输出波长直接对应原子跃迁谱线,对激光二极管的电流与温度变化具有良好的鲁棒性。随后介绍外腔半导体激光器的应用情况,尤其是在精密测量领域中的典型应用。最后总结并展望窄线宽外腔半导体激光器的未来发展方向。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 法拉第激光器 窄线宽 精密测量 外腔选频器件。
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外腔可调谐半导体激光器准直系统测试研究(特邀)
5
作者 董建涛 陈振文 +1 位作者 盛立文 黄琳 《光电技术应用》 2024年第2期56-59,共4页
为了解决外腔可调谐半导体激光器波长调谐范围小的问题,对高斯光束在谐振腔内的传输特性进行了分析。结果表明,将增益芯片出射光束调整至发散角较小实现准直的方式不利于拓展波长调谐范围。针对一种涵盖1480~1640nm波段的Littman-Metcal... 为了解决外腔可调谐半导体激光器波长调谐范围小的问题,对高斯光束在谐振腔内的传输特性进行了分析。结果表明,将增益芯片出射光束调整至发散角较小实现准直的方式不利于拓展波长调谐范围。针对一种涵盖1480~1640nm波段的Littman-Metcalf外腔可调谐半导体激光器,提出一种将光腰位置调整至与外腔长度相等的准直方案。经过仿真研究,相较于小发散角的准直方式,采用该方式准直后,可调谐半导体激光器的调谐范围得到大幅提升。 展开更多
关键词 外腔 半导体激光器 高斯光束 准直 调谐范围
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电光晶体调谐的外腔反馈半导体激光器 被引量：3
6
作者 徐震 周蜀渝 王育竹 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期915-918,共4页
报道一种用电光晶体实现快速调谐和调制激光频率的方法。在Littrow型外腔反馈半导体激光中插入LiNbO3晶体,利用LiNbO3晶体的电光效应,通过改变晶体电压来调节激光器的有效腔长,可以对激光频率进行快速的调谐和调制。采用该方法,自制外... 报道一种用电光晶体实现快速调谐和调制激光频率的方法。在Littrow型外腔反馈半导体激光中插入LiNbO3晶体,利用LiNbO3晶体的电光效应,通过改变晶体电压来调节激光器的有效腔长,可以对激光频率进行快速的调谐和调制。采用该方法,自制外腔反馈半导体激光器的调谐频率可达到2kHz,它的调谐范围为350MHz,激光频率调谐系数约为1.06MHz/V,用饱和吸收光谱观测频率调谐的效果。快速激光频率调制可以应用在稳频技术上,将外腔反馈半导体激光器调制在5～100kHz频率下,均获得了87Rb原子D2线的饱和吸收光谱的色散信号,并实现了激光频率在饱和吸收峰上的长期稳定。 展开更多
关键词 激光器 外腔反馈半导体激光器 电光调制 激光稳频技术
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一种可降低Littman-Metcalf光栅外腔半导体激光器衍射损耗的结构设计 被引量：2
7
作者 周平 吴永前 张蓉竹 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期92-98,共7页
基于原有Littman-Metcalf型光栅外腔半导体激光器的工作原理,设计了一种可以降低衍射损耗的外腔结构。在Littman-Metcalf结构的基础上增加一个反射镜,将闪耀光栅二次衍射产生的零级衍射光反馈回半导体激光器本征腔。推导了新结构模型外... 基于原有Littman-Metcalf型光栅外腔半导体激光器的工作原理,设计了一种可以降低衍射损耗的外腔结构。在Littman-Metcalf结构的基础上增加一个反射镜,将闪耀光栅二次衍射产生的零级衍射光反馈回半导体激光器本征腔。推导了新结构模型外腔损耗的表达式,通过等效腔的概念对两种结构激光器的外腔损耗、阈值电流、输出线宽以及输出功率进行了仿真分析。结果表明:将二次衍射产生的零级光反馈回有源区可有效降低Littman-Metcalf结构激光器的外腔损耗,提高了系统的耦合效率,从而降低阈值电流,提高了激光器的输出功率。同时,由于提高了外腔反射效率,该外腔结构进一步压窄激光器的输出线宽。对影响低损耗Littman-Metcalf外腔激光器输出线宽以及输出功率的因素(端面反射率、内外腔长、闪耀光栅衍射效率以及反射镜反射率等)也进行了仿真分析,为后期激光器制作提高了理论指导。 展开更多
关键词 外腔反馈 外腔损耗 阈值电流 外腔半导体激光器 线宽
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基于束腰劈裂偏振合束高亮度窄线宽半导体激光器
8
作者 赵宇飞 佟存柱 魏志鹏 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期500-505,共6页
将一个808 nm宽发射区半导体激光器应用于纵模选择束腰劈裂偏振合束外腔中,实现了高光束质量、高亮度和窄线宽的激光输出。所获激光输出功率为5.08 W,快慢轴光束质量M2=1.85×18.2,慢轴光束质量较自由运转激光器提高48%,输出激光亮... 将一个808 nm宽发射区半导体激光器应用于纵模选择束腰劈裂偏振合束外腔中,实现了高光束质量、高亮度和窄线宽的激光输出。所获激光输出功率为5.08 W,快慢轴光束质量M2=1.85×18.2,慢轴光束质量较自由运转激光器提高48%,输出激光亮度B=22.74 MW·cm^(-2)·sr^(-1),是原激光器自由运转的1.3倍。所获激光光谱线宽为0.47 nm,压缩至原激光器自由运转的光谱宽度的0.14。 展开更多
关键词 半导体激光器 合束 外腔
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反馈强度对外腔反馈半导体激光器混沌熵源生成的随机数序列性能的影响 被引量：4
9
作者 杨海波 吴正茂 +2 位作者 唐曦 吴加贵 夏光琼 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期157-164,共8页
外腔反馈半导体激光器在合适的反馈强度下将呈现混沌态,其输出的激光混沌信号可作为物理熵源获取物理随机数序列.着重研究了外腔反馈强度对最后获取的二元码序列的随机性的影响.数值仿真结果表明,随着反馈强度的增加,外腔反馈半导体激... 外腔反馈半导体激光器在合适的反馈强度下将呈现混沌态,其输出的激光混沌信号可作为物理熵源获取物理随机数序列.着重研究了外腔反馈强度对最后获取的二元码序列的随机性的影响.数值仿真结果表明,随着反馈强度的增加,外腔反馈半导体激光器输出的混沌信号的延时时间特征峰值呈现先逐渐减小再逐渐增大的过程,而对应的排列熵特征值呈现先增大、后缓慢降低的过程,即存在一个优化的反馈强度可使输出的混沌信号的延时特征得到有效抑制且复杂度高.利用NIST Special Publication 800-22软件对基于不同反馈强度下外腔半导体激光器输出的混沌信号所产生的二元码序列的随机性进行了相关测试,并讨论了反馈强度的大小对测试结果的影响. 展开更多
关键词 外腔反馈半导体激光器 反馈强度 混沌 随机数
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外腔可调谐半导体激光器的输出特性(特邀) 被引量：4
10
作者 韦育 张爱国 +3 位作者 乔山 刘志明 盛立文 黄琳 《光电技术应用》 2023年第5期1-5,共5页
报道了采用Littman-Metcalf结构形式,利用宽增益谱半导体激光器作为内腔种子源,闪耀光栅和调谐反射镜构成外腔反馈单元,实现了波长可调谐范围覆盖1479.96~1599.96 nm的无跳模、高精度(±1.38 pm)、高边模抑制比(84.34 d B)以及高稳... 报道了采用Littman-Metcalf结构形式,利用宽增益谱半导体激光器作为内腔种子源,闪耀光栅和调谐反射镜构成外腔反馈单元,实现了波长可调谐范围覆盖1479.96~1599.96 nm的无跳模、高精度(±1.38 pm)、高边模抑制比(84.34 d B)以及高稳定性(功率:±0.00883 dB/1h,波长:±0.25 pm/1h)输出的实验结果。该外腔可调谐半导体激光器的有效腔长约为50 mm,输出最大功率为15.19 dBm,输出最小光谱线宽为18.89 kHz。该研究有利于推动新型超高分辨率光谱分析系统的研究,为其提供自主可控的激光信号产生源。 展开更多
关键词 外腔 宽调谐 半导体激光器 无跳模 窄线宽
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外腔半导体激光器稳频方法综述
11
作者 吴岳洋 覃方君 +1 位作者 李冬毅 车浩 《舰船电子工程》 2023年第7期215-220,227,共7页
自由运转激光器的频率因温度、电流、机械振动等因素造成漂移,难以满足精密测量、原子物理、光通信等领域对激光频率长期稳定的需求,所以对激光器稳频显得至关重要。首先对原子能级结构、多普勒展宽、光抽运与光极化作了简要阐述。接着... 自由运转激光器的频率因温度、电流、机械振动等因素造成漂移,难以满足精密测量、原子物理、光通信等领域对激光频率长期稳定的需求,所以对激光器稳频显得至关重要。首先对原子能级结构、多普勒展宽、光抽运与光极化作了简要阐述。接着,介绍了以原子跃迁谱为参考频率的饱和吸收光谱稳频、调制转移光谱稳频、偏振光谱稳频和磁致二色性稳频的基本原理,并对其技术特性进行了分析。最后,对其发展趋势提出了展望,为外腔半导体激光器稳频技术的应用提供了有益参考。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 激光稳频 原子跃迁谱
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852nm窄带滤光片外腔反馈半导体激光器的优化 被引量：1
12
作者 刘金玉 何军 王军民 《量子光学学报》 北大核心 2018年第1期98-106,共9页
外腔半导体激光器是激光光谱学、原子物理学及量子光学领域广泛应用的光源。本文介绍我们研制的利用超窄带宽滤光片作为激光纵模选择元件且反馈量可变的猫眼型852nm外腔半导体激光器（IFECDL）。旋转窄带滤光片的角度,激光波长粗调范围... 外腔半导体激光器是激光光谱学、原子物理学及量子光学领域广泛应用的光源。本文介绍我们研制的利用超窄带宽滤光片作为激光纵模选择元件且反馈量可变的猫眼型852nm外腔半导体激光器（IFECDL）。旋转窄带滤光片的角度,激光波长粗调范围为14nm。利用光纤延时自差拍法测量了窄带滤光片外腔半导体激光器的线宽,单滤光片进行选频的IF-ECDL线宽约为211kHz,双滤光片情形的IF-ECDL线宽约为187kHz。激光频率连续调谐范围大于1.5 GHz,获得了铯原子D2线的两组饱和吸收光谱。所研制的IF-ECDL可应用于精密光谱测量、光通信、激光冷却与俘获铯原子等方面。 展开更多
关键词 窄带滤光片 外腔反馈半导体激光器 纵模调谐范围 线宽
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外腔反馈半导体激光器的损耗和阈值特性研究 被引量：14
13
作者 刘崇 葛剑虹 陈军 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1413-1416,共4页
通过对半导体激光器(LD)的损耗和阈值电流特性的分析,引入等效反射系数的概念,根据多光束干涉的原理,导出了在外腔反馈作用下LD的阈值电流公式。从等效反射系数的推导可以看出,外腔的反馈相当于增大了LD一个端面的反射率,减小了损耗,从... 通过对半导体激光器(LD)的损耗和阈值电流特性的分析,引入等效反射系数的概念,根据多光束干涉的原理,导出了在外腔反馈作用下LD的阈值电流公式。从等效反射系数的推导可以看出,外腔的反馈相当于增大了LD一个端面的反射率,减小了损耗,从而使LD激光振荡的阈值降低。该公式在外腔长度和激光波长可以比拟的情况下能够准确地分析反馈注入对阈值电流的影响,但是在外腔长度远大于激光波长情况下不再适用。针对实验中外腔长度较大的情况,使用光功率的分析简化了理论模型,得出了与实验结果相吻合的结论,即外腔反馈注入使LD出光阈值电流明显降低。 展开更多
关键词 激光技术 半导体激光器 外腔反馈 阈值电流
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外腔光反馈的半导体激光器基本模型的运行模式 被引量：4
14
作者 杨玲珍 杨慧岩 +1 位作者 王云才 王纪龙 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第12期1118-1120,共3页
根据 L ang- kobayashi带光反馈的半导体激光器模型 ,从理论上推导出其稳定条件 .数学模拟表明 ,对于动态单模半导体激光器 ,少量的外光反馈也会改变激光器的输出模式 ,随着反馈量的增加 ,激光器的振荡模式亦增加 ,并始终为 (2 n+1 )
关键词 半导体激光器 光反馈 外腔
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闪耀光栅外腔反馈压窄半导体激光器线宽技术的研究 被引量：5
15
作者 江鹏飞 周燕 谢福增 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期869-870,878,共3页
在讨论半导体激光线宽压窄理论的基础上,利用闪耀光栅作为外部反馈元件,介绍了由中心波长为949.6nm、原始线宽为1.2THz的单管半导体激光器构成的反馈外腔,它能够很好的改善半导体激光器的性能。实验得到了中心波长稳定的、单纵模的高质... 在讨论半导体激光线宽压窄理论的基础上,利用闪耀光栅作为外部反馈元件,介绍了由中心波长为949.6nm、原始线宽为1.2THz的单管半导体激光器构成的反馈外腔,它能够很好的改善半导体激光器的性能。实验得到了中心波长稳定的、单纵模的高质量激光输出,边模抑制比大于30dB,线宽优于1.2MHz(Δλ<3.6×10-6nm)。实验证实了强反馈能够很好地改善外腔半导体激光器的动态特性。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 外腔反馈 强反馈 窄线宽
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外腔半导体激光器中反馈耦合系数及介质吸收系数的测量 被引量：2
16
作者 张天才 王军民 +1 位作者 侯占佳 谢常德 《量子光学学报》 CSCD 1997年第4期242-246,共5页
在室温下研究了外腔反馈对ＧａＡｌＡｓ量子阱半导体激光器阈值的影响，提出了测量实际反馈量及半导体激光器增益介质吸收系数的方法，利用所测反馈系数及阈值得到了反馈耦合因子ｋ。
关键词 半导体激光器 外腔反馈 耦合系数 介质吸收
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外腔任意反馈半导体激光器的频率调谐特性
17
作者 杨炜东 王军民 +1 位作者 谢常德 彭墀 《量子光学学报》 CSCD 1997年第2期115-121,共7页
根据半导体激光器外腔反射率的不同，系统地研究了外腔任意反馈半导体激光器的频率调谐特性。
关键词 外腔强反馈 半导体激光器 ESSL EWSL 频率调谐
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基于小角度V形腔光谱合束的半导体激光器和频
18
作者 赵宇飞 佟存柱 魏志鹏 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期67-71,共5页
通过小角度V形腔外腔光谱合束将两个808 nm半导体激光器合束,提高半导体激光器的输出功率及光束质量。两个合束单元分别工作在795.8 nm和800.5 nm,将所获光束通过非线性光学方法进行频率转换。外腔光谱合束实现输出功率为6.5 W快慢轴光... 通过小角度V形腔外腔光谱合束将两个808 nm半导体激光器合束,提高半导体激光器的输出功率及光束质量。两个合束单元分别工作在795.8 nm和800.5 nm,将所获光束通过非线性光学方法进行频率转换。外腔光谱合束实现输出功率为6.5 W快慢轴光束质量M^(2)=2.2×18.5的光束输出,所获光束慢轴M2因子相较于自由运转单管激光器提高了30%,外腔光谱合束效率为83%。基于所获光源,实现了半导体激光器小角度V形腔外腔光谱合束和频,获得输出功率为18.3 mW波长为401.0 nm的蓝光输出,和频效率为0.28%。 展开更多
关键词 半导体激光器 外腔光谱合束 高功率 高光束质量 和频
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强反馈外腔半导体激光器线宽特性研究 被引量：7
19
作者 柴燕杰 张汉一 周炳琨 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第12期885-889,共5页
本文分析了具有强反馈外腔的半导体激光器线宽特性，给出了强反馈外腔半导体激光器的线宽压窄率表示式．分析结果表明：该公式与数值解的结果符合很好，并且在一定条件下，弱反馈外腔可以得到比强反馈外腔更窄的线宽．
关键词 半导体激光器 线宽特性 外腔技术
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窄线宽的外腔半导体激光器 被引量：10
20
作者 江鹏飞 赵伟瑞 +1 位作者 张静娟 谢福增 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期160-161,共2页
介绍了使用闪耀光栅作为光反馈元件 ,与原始线宽大于 12 0 0GHz的半导体激光器构成的Littrow型外腔半导体激光器 ,极大地改善了激光器的性能。实验得到了功率恒定、模式单一稳定、线宽优于 1.2MHz的激光输出 ,压窄线宽比为 10 6,并针对L... 介绍了使用闪耀光栅作为光反馈元件 ,与原始线宽大于 12 0 0GHz的半导体激光器构成的Littrow型外腔半导体激光器 ,极大地改善了激光器的性能。实验得到了功率恒定、模式单一稳定、线宽优于 1.2MHz的激光输出 ,压窄线宽比为 10 6,并针对Littrow型外腔结构提出了简洁。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 窄线宽 光反馈 复合腔
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