郭天华+汪岳峰+于广礼

摘要：

在三腔镜近似的条件下，利用等效腔模型，完成了光纤光栅外腔半导体激光器（FBG-ECL）的理论建模。利用光纤布拉格光栅相关理论，对FBG-ECL模型进行了修正，着重考虑了光纤布拉格光栅的反射率分布、中心波长偏移以及边模抑制比对FBG-ECL性能的影响。对FBG-ECL的等效反射率、阈值增益和线宽特性进行了数值分析。结果表明，在考虑光纤布拉格光栅中心波长与设计波长偏移量、光栅反射率分布以及边模抑制比后，等效腔理论模型更加符合实际情况，可以更为准确地分析实际情况中FBG-ECL的相关特性，对设计应用于FBG-ECL的光纤光栅有一定的指导意义。

关键词：

光纤Bragg光栅； 外腔半导体激光器； 增益阈值； 线宽

中图分类号： TN 241文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.04.014

Abstract：

One-dimensional model of the fiber Bragg grating external cavity semiconductor laser（FBG-ECL） has been found in this paper using equivalent cavity model which is under the circumstance of three cativy mirrors.We corrected the traditional model and numerical analysed with the theories of fiber Bragg grating.We paied our attention to the reflectivity distribution，central wavelength and side-mode suppression ratio（SMSR） of fiber Bragg grating，and numercal analised equeivalent reflectivity，threshold gaind and linewidth of the FBG-ECL.The result of the analysis showed that it has more correspondence to reality when taking into account the reflectivity distribution of fiber gratings.

Keywords：

fiber Bragg grating； external cavity laser diode； gain threshold； linewidth

引言

光纤光栅外腔半导体激光器（fiber Bragg grating external cavity laser，FBG-ECL）是利用半导体增益芯片作为增益源，光纤布拉格光栅作为波长选择和输出器件的一类外腔激光器。相比于传统的分布反馈式（distributed feedback，DFB）激光器，FBG-ECL线宽更窄、低频噪声更低；相比于长腔光纤激光器，FBG-ECL体积更小、对外界振动敏感性更低[1]。除此之外，FBG-ECL还具有温度稳定性好、频率稳定、阈值增益低、波长调谐方便、波长精确等良好的静态和动态特性，这些优良特性使得FBG-ECL非常适用于密集波分复用（dense wavelength division multiplexing，DWDM）系统、谐振式光学陀螺[2]、空气痕量检测、高分辨率光谱测量、光电子检测、波长变换[3]等，因而备受国内外研究人员的关注[4-7]。

对FBG-ECL的研究已经取得了一定的成果，其理论模型主要有耦合腔理论和等效腔理论两种。……