DFB光纤激光器国内外发展状况

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激光器行业发展概况与市场趋势分析

激光器行业发展概况与市场趋势分析

激光器行业发展概况与市场趋势分析一、激光产业链分析激光具有单色性好、亮度高、方向性好等特点,广泛应用于军用和民用领域。

在民用领域,激光加工工艺在机械、汽车、航空、钢铁、造船、电子等大型制造业产业中正在逐步替代传统加工工艺,在军事领域,激光能量武器成为各国重点支持和发展的新概念武器。

随着中国激光行业的不断升级,激光产业以形成了较为完整的产业链,上游为激光晶体、光学镜片、各类激光器、数控系统等,中游为激光切割机、激光焊接机等激光设备,下游则为材料加工、电子信息等应用行业。

激光器位于激光产业链的中游,是激光的发生装置,主要由泵浦源、增益介质、谐振腔三大核心功能部件组成。

泵浦源为激光器提供光源,增益介质吸收泵浦源提供的能量后将光放大,谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路,振腔振荡选模输出激光。

二、全球激光器市场规模2018年,全球激光器市场规模约为137.5亿美元,2009年至2018年年均复合增速为11.14%。

现阶段,得益于激光器产品特性的突出优势以及广泛的应用领域,全球激光器市场处于稳步增长的态势,市场容量逐渐扩大,未来有巨大增长空间。

材料加工、通信和光存储市场占全球激光器下游需求约44.8%、27.8%,为最主要应用。

2018年应用于材料加工、通信和光储存的激光器销售收入分别为61.6亿美元和38.2亿美元,分别占全球激光器收入的44.8%和27.8%。

其余科研和军事、医疗和美容、仪表和传感器、其他市场收入分别为12.8亿美元、10.3亿美元、10.2亿美元和4.4亿美元,分别占全球激光器收入的9.3%、7.5%、7.4%和3.2%。

工业激光器为激光器主要应用领域,2018年占激光器总市场规模的36.77%。

2013-2018年全球各类工业激光器的销售收入持续增长,2018年达50.58亿美元,同比增长4.18%,占全球激光器行业比例从2013年的27.74%增长至36.77%。

工业激光器主要用于切割、金属焊接、打标、半导体、金属精加工等领域其中,其中,材料加工中的切割领域占据全球工业激光器约1/3的市场需求。

DFB光纤激光器国内外发展状况

DFB光纤激光器国内外发展状况

DFB光纤激光器国内外发展状况从国内发展状况来看,中国在光通信领域的发展非常迅速,并取得了一系列重大突破。

DFB光纤激光器作为一种关键器件,在国内光通信领域得到了广泛应用。

中国科学院、清华大学、复旦大学等一些重点高校和科研机构开展了深入的研究工作,提高了DFB光纤激光器的性能。

同时,国内一些光通信设备厂商如中兴通讯、华为等也在DFB光纤激光器的研发和生产方面取得了很大进展。

目前,国内DFB光纤激光器的技术水平已经达到了国际先进水平,并在国内市场上占有很大份额。

从国外发展状况来看,DFB光纤激光器在国外也有广泛的应用。

美国是DFB光纤激光器的主要研发和生产国家之一,其在等离子体物理、激光雷达、光纤传感等领域的应用上取得了很多成果。

欧洲的一些研究机构如爱丁堡大学、剑桥大学等也进行了很多与DFB光纤激光器相关的研究,提高了DFB光纤激光器的性能。

此外,日本、韩国等国家也在DFB光纤激光器的研究和应用方面取得了一些成果。

总的来说,DFB光纤激光器在国内外均取得了很大的发展。

在技术方面,通过不断的研究和创新,DFB光纤激光器的性能得到了很大的提高。

在应用方面,DFB光纤激光器已经广泛应用于光通信、激光雷达、传感等领域,为这些领域的发展提供了重要支持。

此外,随着光通信、光纤传感等领域的不断发展,对DFB光纤激光器的需求将会进一步增加,这将为DFB光纤激光器的发展提供更大的机遇和空间。

虽然DFB光纤激光器在国内外都取得了很大的进展,但还存在一些问题需要解决。

首先,DFB光纤激光器的制造成本较高,需要进一步提高生产效率,降低制造成本。

其次,目前DFB光纤激光器的输出功率还有一定的限制,需要进一步提高输出功率。

另外,DFB光纤激光器在高温、高湿等恶劣环境下的性能表现也需要改进。

这些问题的解决需要更多的研究和创新,在光学材料、工艺技术等方面进行深入研究。

综上所述,DFB光纤激光器在国内外得到了广泛的应用,并取得了重要突破。

国内外光纤激光器行业发展现状、市场规模及预测分析

国内外光纤激光器行业发展现状、市场规模及预测分析

国内外光纤激光器行业发展现状、市场规模及预测分析提示:(1)全球激光器行业发展现状 1)全球激光器行业市场规模和用途(1)全球激光器行业发展现状1)全球激光器行业市场规模和用途欧美等发达国家最先开始使用激光器,并在较长时间内占据较大的市场份额。

随着全球制造业向发展中国家转移,亚太地区激光行业市场份额迅速增长。

发展中国家在制造业升级过程中,逐步使用激光设备代替传统设备,对激光器的需求旺盛,系目前全球激光行业市场最主要的驱动力之一。

根据报告,2012-2016 年,全球激光器行业收入规模持续增长,从2012年的87.30 亿美元增加至2016 年的104.00 亿美元,年复合增长率为4.47%。

随着大功率激光器技术突破和增材制造技术的成熟,预计未来激光器行业将持续快速增长。

2012-2016 年,全球激光器行业收入如下图所示:图:2012-2016年全球激光器行业收入参考相关发布的《2018-2023年中国激光器行业市场需求现状分析与投资发展前景研究报告》激光器用途十分广泛,目前主要应用于通信、材料加工、印刷、军事研发、医疗美容等领域。

根据数据,2016 年,全球激光器行业应用领域中材料加工相关的激光器收入31.20 亿美元,占全球激光器收入的30%,为仅次于通讯的第二大激光器应用领域;研发与军事运用相关激光器收入8.32 亿美元,占全球激光器收入的8%;医疗美容相关激光器收入8.32 亿美元,占全球激光器的8%。

具体情况如下:图:2016 年全球激光器用途分类情况2)工业激光器市场规模和用途近年来,全球工业激光器市场规模保持较快增长,根据数据,全球工业激光器收入从2012 年的23.11亿美元增加至2016 年的31.57 亿美元,年复合增长率为8.11%。

2014 年以来,工业激光器市场规模增速逐步加快,最近三年的市场规模增长率分别为5.79%、8.93%和10.17%。

2012-2016 年,全球工业激光器市场规模如下图所示:图:2012-2016 年全球工业激光器市场规模以工作物质分类,工业激光器可以分为光纤激光器、CO2 激光器、固体激光器和其他激光器,其中,光纤激光器在材料加工领域占比最高。

DFB激光器

DFB激光器

工艺结构
DFB激光器制造工艺 DFB芯片的制作工艺非常复杂,体现了半导体产品在生产制造上的最复杂程度,下表是 DFB激光器的主要生产工艺流程(从材料生长到封装的整个过程):
图1DFB芯片结构设计 DFB芯片大小:如图1,芯片大小可以在成人大拇指上形象地看出来。
DFB芯片设计:芯片分为P极和N极,当注入p-n结的电流较低时,只有自发辐射产生,随电流值的增大增益也 增大,达阈值电流时,p-n结产生激光。其注入电流方向和激光发射示意图如下:
DFB激光器
分布式反馈激光器
01 工艺结构
03 应用案例 05 发展
目录
02 应用原理 04 厂商现状
DFB( Distributed Feedback Laser)激光器,即分布式反馈激光器,其不同之处是内置了布拉格光栅 (Bragg Grating),属于侧面发射的半导体激光器。DFB激光器主要以半导体材料为介质,包括锑化镓(GaSb)、 砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。DFB激光器最大特点是具有非常好的单色性(即光谱纯度), 它的线宽普遍可以做到1MHz以内,以及具有非常高的边模抑制比(SMSR),可高达40-50dB以上。
感谢观看
示意图
应用原理
一、光纤通讯 通讯是DFB的主要应用,如1310nm,1550nm DFB激光器的应用,这里主要介绍非通讯波段DFB激光器的应用。 二、可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS) a)过程控制 (HCl, O2 …) b)火灾预警 (CO/CO2 ratio) c)成分检测 (moisture in natural gas) d)医疗应用 (blood sugar, breath gas, helicobacter) e)大气测量 (isotope composition of H2O, O2, CO) f)泄漏检查 (Methane) g)安全 (H2S, HF) h)环境测量 (Ozone, Methane)

光纤激光器研究报告

光纤激光器研究报告

光纤激光器研究报告近年来,随着信息技术的快速发展,光通信和光存储技术的需求不断增加,光纤激光器作为一种重要的光源设备,其研究和应用也越来越受到关注。

本文将从光纤激光器的基本原理、研究现状、应用前景等方面进行探讨。

一、光纤激光器的基本原理光纤激光器是一种利用光纤作为激光介质的激光器。

其基本结构包括光纤、光纤耦合器、泵浦光源、光纤光栅等。

泵浦光源通过光纤耦合器将能量输送到光纤中,光纤光栅则用于调制光纤中的光场,使其产生激光输出。

光纤激光器的输出波长和功率可以通过调节光纤光栅的参数来控制。

光纤激光器的工作原理是基于光纤的增益介质特性。

当泵浦光经过光纤时,会激发光纤中的掺杂物(如铒离子、钕离子等)发生跃迁,产生光子,并激发周围的光子参与共振反馈,形成光纤中的激光场。

光纤激光器具有波长可调、功率稳定、光斑质量好等优点,因此在光通信、激光加工、医学等领域有广泛的应用。

二、光纤激光器的研究现状目前,光纤激光器的研究主要集中在以下几个方面:1.光纤激光器的波长调制技术光纤激光器的波长调制技术是实现光纤激光器波长可调的关键技术之一。

目前,波长调制技术主要包括电光调制、热光调制、机械调制等。

其中,电光调制技术是最常用的一种技术,其原理是利用电场控制光纤光栅的折射率,从而调制激光的波长。

2.光纤激光器的高功率输出技术光纤激光器的高功率输出是实现光纤激光器广泛应用的必要条件之一。

目前,高功率输出技术主要包括多段光纤放大、光纤叠加等。

多段光纤放大技术通过将光纤分成多段进行放大,从而提高激光器的输出功率。

光纤叠加技术则是利用多根光纤叠加的方法,将多个低功率的激光器输出合并成一个高功率的激光器输出。

3.光纤激光器的光学降噪技术光学降噪技术是提高光纤激光器光斑质量的关键技术之一。

目前,光学降噪技术主要包括光纤光栅滤波、光纤光栅反馈等。

其中,光纤光栅滤波技术是将光纤光栅的带通滤波器替换为带阻滤波器,从而实现对光纤激光器输出波长的滤波。

光纤激光水听器的基本原理,国内外光纤激光水听器的研究进展以及发展趋势

光纤激光水听器的基本原理,国内外光纤激光水听器的研究进展以及发展趋势

光纤激光水听器的基本原理,国内外光纤激光水听器的研究进展以及发展趋势一、引言声波是人类已知的唯一能在海水中远距离传输的能量形式。

水听器(Hydrophone)是利用在海洋中传播的声波作为信息载体对水下目标进行探测以及实现水下导航、测量和通信的一类传感器。

由于水下军事防务上的要求和人类开发利用海洋资源的迫切需要,水听器技术得到空前的发展。

传统的水听器包括电动式、电容式、压电式、驻极体式,等等。

20世纪70年代以来,伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展,光纤水听器逐渐成为新一代的水声探测传感器。

与传统水听器相比,其最大优点是对电磁干扰的天然免疫能力。

此外,光纤水听器还具有噪声水平低、动态范围大、水下无电、稳定性和可靠性高、易于组成大规模阵列等优点。

现有的光纤水听器包括光强度型、干涉型、偏振型、光栅型等。

其中,光纤激光水听器(FLH)就是一种光栅型水听器,但由于它的传感元件光纤激光器(又称有源光纤光栅)相比于无源光纤光栅具有高功率和极窄线宽的特点,配合上基于光纤干涉技术的解调方法,它的微弱信号探测能力相比于普通的无源光纤光栅水听器可以提高几个数量级。

压电式水听器和干涉式光纤水听器是目前应用最广泛的水声探测器件。

与干涉式光纤水听器相比,压电式水听器技术更加成熟,结构和制作工艺更简单,大规模生产时一致性可以得到相对较好的控制。

但是,防漏电、耐高温、长距离传输、动态范围大则是光纤水听器最大的优势。

尤其在一些特殊领域(例如高温高压的深井油气勘探领域)有着比压电水听器更为广阔的应用前景。

与干涉式光纤水听器相比,光纤激光水听器的最大优势在于易复用,即“串联即成阵”。

同时,受弯曲半径影响,干涉式光纤水听器的体积较大,水听器直径通常大于1cm。

而由于光纤激光型水听器结构简单,传感单元仅为一根光纤的尺寸,光纤激光水听器外径可细至4~6mm。

当然,受光纤激光器本身弦振动及系统1/f噪声影响,加速度响应较大、低频段噪声相对较高是目前光纤激光型水听器存在的主要问题之一,有。

DFB激光器调研报告(在实际工程中的应用)

DFB激光器调研报告(在实际工程中的应用)

分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用摘要:DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机,分布反馈(激光器)半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的激光导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展、半导体激光器体积小、重量轻、成本低、波长可选择,其应用范围遍及的领域越来越宽广,其的出现带来了巨大的变化,使科技更发达,人们生活更加丰富多彩,应用范围遍及医学、科技、航天交通,通信等各个领域。

自从1962 年世界上第一台半导体激光器(Diode Laser)发明问世以来, 由于其体积小、重量轻、易于调制、效率高以及价格低廉等优点, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一. 四十几年来半导体激光器逐步应用在激光唱机、光存储器、激光打印机、条形码解读器、光纤电信以及激光光谱学中, 不断扩大应用范围, 进入了一些其它类型激光器难以进入的新的应用领域。

关键字: DFB、工作波长、边模抑制比、阈值电流、输出光功率一、分布反馈式半导体激光器简介1、分布反馈式半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带之间,或者半导体物质的能带与杂质能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用.半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式.电注入式半导体激光器,一般是由GaAS,InAS,Insb等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射.光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励.在半导体激光器件中,目前性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。

2024年准分子激光器市场环境分析

2024年准分子激光器市场环境分析

2024年准分子激光器市场环境分析一、市场概述准分子激光器是一种高功率激光器,具有窄带宽、高单元鞍点高效、高峰值功率等特点。

准分子激光器广泛应用于医疗、生物科学、通信、材料加工等领域。

本文将对准分子激光器市场环境进行分析。

二、市场规模及增长趋势准分子激光器市场规模逐年增长。

据市场研究机构统计数据显示,2019年全球准分子激光器市场规模达到30亿美元,预计到2025年将达到50亿美元。

诸如眼科手术、皮肤科手术、医学研究等领域的增长需求是市场扩大的主要原因。

三、竞争环境分析准分子激光器市场竞争激烈,目前市场上主要竞争者包括美国公司Coherent Inc.,德国公司TRUMPF,日本公司FANUC等。

这些公司积极投入研发,不断推出新的产品来满足市场需求。

四、技术发展趋势准分子激光器技术在过去几年有了显著的发展,主要体现在以下几个方面:1.技术创新:准分子激光器的技术创新主要包括提高功率密度、增加波长范围、提高能量转化效率等。

2.进一步微型化:随着科技的不断进步,准分子激光器的体积越来越小,可以方便地应用于一些微小的场景。

3.智能化应用:在激光器市场中,智能化已经成为一个重要的发展方向,准分子激光器也不例外。

智能化应用可以提供更多的便利和创新。

五、市场风险分析准分子激光器市场存在一些风险,主要包括:1.法规风险:激光器产品需要遵守相关的法规和认证标准,一旦出现违规行为,将面临巨大的法律风险。

2.市场饱和风险:准分子激光器市场竞争激烈,市场饱和风险增加,企业需要采取适当的措施,如不断创新、提高产品质量等来应对市场竞争。

3.技术风险:准分子激光器技术不断发展变革,对企业提出了更高的技术要求和挑战,需要提高研发能力,及时跟上技术的发展趋势。

六、市场机会分析准分子激光器市场仍存在一些机会,主要包括:1.新兴应用市场:如光通信、3D打印、光刻等领域,准分子激光器具有广阔的市场前景。

2.医疗领域:随着人们对健康的重视程度提高,医疗激光器市场需求增长迅速。

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我国国内光纤激光器目前己经得到一定程度的发展,国内的一些单位如上海光机所、清华大学、北京邮电大学、华中科技大学、中国科技大学、天津大学等从八十年代末进入光纤激光器的研究领域,经过努力获得了一定进展。

国内开展光纤激光器和放大器方面的研究是从80 年代末和90 年代初开始的,首先在上海硅酸盐研究所、天津46 所、上海光机所、西安光机所、清华大学、北京邮电大学等国内多见科研单位开展了掺饵光纤的研制及光纤激光器的研究,并取得了阶段性的成果[l5] 。

南开大学、上海光学精密机械研究所在双包层光纤布拉格(Bragg)光栅激光器方面取得了开创性成果[16],烽火通信科技股份有限公司与上海光机所于2005 年合作,顺利研制出输出功率高达440W 的掺臆双包层光纤激光器[17],随后中国兵器装备研究院报道了突破IKW 功率的光纤激光器,清华大学在多波长光纤激光器和锁模脉冲光纤激光器方面做了很多有进展性的工作[ 1 8-20] ,总体来说,由于国内光纤激光器的研究受到基础条件方面的制约,同国际的研究水平还有相当大的差距。

国外有多个研究机构人员对DBR 和DFB 光纤激光器开展了全面的研究。

其中G.A.Ball 所在的EastHartford 联合科技研究中心最先开展了将光栅直接写在掺杂光纤上形成腔结构,泵浦光源通过WDM 对其进行泵浦而得到激光输出,从而实现所谓DBR 型光纤激光器[21-23] 。

由于作为干涉光源以及传感等应用的背景,对单频操作DBR 的研究广泛的开展起来。

利用短腔长高掺杂的DBR 、复合腔结构或DFB 结构等来实现稳定的单频操作一一被提出来。

Sigurd 所在的澳大利亚的CRC 光子中心对DFB 光纤激光器进行了动态和多波长操作分析[24-25] ,同时探讨了利用DFB 光纤激光器对声响应的情况,并测试了DFB 光纤激光器对空气中声场的响应;Scott 所在的澳大利亚的国防科学科技组织从理论到实验研究了DFB 光纤激光器的空间模结构和动态噪声[26-27] ,希望实现基于DFB 光纤激光器的水听器;英国的那安普顿大学的Kuthan 等人从理论上提出了改变DFB 光纤激光器对称结构从而实现提高输出效率降低泵浦域值目的[28] ,同时研究了混合掺杂的DFB 光纤激光器[29],同样希望将其应用于传感领域。

在20 世纪90 年代,世界范围的光纤传感技术呈现出产业化发展的趋势,主要形成了军事和民用两大应用领域,其中包括:国土安全防卫系统、工业安全检测系统以及用于石油化工、生物医学和环境等领域的光纤检测系统。

在此同时光纤激光传感技术也开始形成,在1995 年,美国海军实验室的K.P.Koo 等人[30]首次将光纤激光器应用到光纤传感领域,这不仅推动了光纤传感技术的发展,而且标准着光纤激光传感技术的诞生。

在此之后许多机构对光纤激光传感技术就开始了深入的研究,并且积极的拓展其应用的领域,如美国海军实验室(NRL) 、英国国防研究局(DERA) 、澳大利亚国防科学与技术组织(DSTO) 和美国利通资源勘探仪器公司(Litto n)等。

自从19%年起英国国防研究局(DERA)联合Ast on大学和Kent大学开展了光纤激光水听器的研究[31],并于2005年报道了8 点光纤激光水听器波分复用技术[32];2006 年澳大利亚国防科学与技术组织(DSTO) 报道的最大规模的单纤16点波分复用光纤激光传感器阵列[33];2007 年美国G.H.Ames 等报道了DFB 光纤激光加速度计[34];2008 年美国海军实验室G.A.Cranch 等报道了DFB 光纤激光磁力计[35] 可以应用于海底微弱磁场的探测。

近年来国内光纤传感技术己经进入了工程应用的阶段,并且在光纤激光传感技术方面也取得了一些研究成果。

2011.3.1DFB 光纤激光器作为本文研究的重点,下面对它的研究进展作一个简要介绍。

1972 年美国贝尔实验室的H.Kogelnik 和 C.V.Shank 两人采用电磁场的耦合波理论系统分析了分布反馈(DFB) 激光器的工作原理和特性,并在玻璃衬底上用染料胶制作光栅。

在70 年代中期,H.A.HauS 指出,在分布反馈半导体激光器的内含光栅中引入非连续变化就能消除模式简并,而且能降低阂值。

此后根据这一概念,在均匀光栅的中心引入四分之一波一长的相移,实现了激光器的单模工作。

1994 年,南安普敦大学的Kringlebotn 等人在3cm 的Er3+:Yb3+ 光纤上刻写了2cm 长的均匀光纤光栅,从而制得了第一个均匀分布反馈光纤激光器。

1994 年Kringlebotn 在光纤分布反馈激光器的一端利用反射镜,或者在光纤光栅的中心采用加热的办法引入相移,得到在布拉格波长的单频输出,得到线宽为300kHZ ,输出功率为3mw 的单频输出,标志着光纤激光器技术有了一个重要的突破,因为激光器的谐振腔只是由一段刻写有光栅的带有增益介质的光纤构成。

1995 年,瑞士皇家技术学院的 A.Asseh 等人利用掺Yb3+ 光纤制作成10cm 的分布反馈激光器,该激光器在18mw 的抽运功率下得到了运行在1046.6nm 的7.5mW 的单纵模输出,他们先利用相位掩模板制作长度为10cm 的均匀光纤光栅,然后用紫外光对均匀光栅的一部分进行二次曝光得到永久的相移,这是一个技术上的主要的突破。

同年,Sejka 制成2.5cm 长的掺Er3+ 光纤分布反馈激光器,引入相移后,激光器运行在单纵模下,阈值降低到10mW。

此外,W.H.Loh等也进行了类似的研究,他们制作了长为10cm,波长为1550nm的单频相移DFB掺饵光纤激光器,线宽小于13kHz,输出功率达到1mW。

国内,上海光机所进行了这方面的研究,1999 年,瞿荣辉,丁浩报道了采用紫外辐照制备移相光纤光栅的实验结果,范薇,李学春等人对掺Yb3+的相移分布反馈光纤激光器进行了理论分析,陈柏,陈嘉琳等人于2002年先用相位掩模法在掺Yb3+光纤上刻写光栅,然后采用二次曝光法进行紫外修整而研制出运行于1053nm 的单纵模光纤激光器得到了最大功率为32mw 的激光输出。

2000 年北方交通大学的张劲松等也研制了10cm 长的相移分布反馈光纤激光器。

自1960 年第一台激光器问世至今,短短的半个世纪,激光器件和激光技术正以迅猛之势飞速发展着。

激光器按其工作物质分类,可以分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器、染料激光器、自由电子激光器、准分子激光器和化学激光器等[1] 。

其中,半导体激光器以其轻质量、高效率、可直接调制和集成能力强等优点,在各种类型的激光器中逐渐崭露头角。

半导体激光器理论的提出最早可以追溯到1953年9月。

美国的科学家冯•纽曼提出,向PN 结注入少量载流子可以使半导体激光器受激发射[2]。

1970 年,双异质结半导体激光器(DH-LD) 在Bell 实验室研制成功。

这使半导体激光器彻底告别了液氨温度,可以在室温下进行连续工作,这对半导体激光器的发展有着跨时代的重要意义。

至此以后,半导体激光器进入了突飞猛进的发展时期[3] 。

目前,它的品种已达到300 多种,被广泛应用于光电子学、光通信、印刷业、医学和军事等领域。

半导体激光器的研究和应用已成为国际上最活跃的研究领域之一。

分布反馈式(Distributed Feedback,DFB)激光器作为半导体激光器的一种,也一直是科学家们研究的热点问题。

DFB 激光器具有带宽窄、波长可调谐、频率稳定性好等突出优点,这是其它普通光源所无法比拟的。

光通信技术的飞速发展,一方面,不断促进着DFB 激光器的快速进步;另一方面,也对DFB 激光器的性能提出了更高的要求。

DFB 激光器作为光纤光栅信号窄带光源解调技术中的重要器件,提高输出功率、保持波长稳定性、增加波长可调谐范围、使光谱线宽变窄等一系列问题,都是DFB 激光器研究领域中需要继续探索和不断提高、进步的方面。

多年来,我们课题组一直致力于光纤光栅信号解调技术的研究和应用,对光纤光栅信号的多种解调方法进行了实验、探索和创新。

我们采用的主要解调方法有:粗波分复用器(CWDM)解调法[4]、自发辐射光源(ASE)解调法[5]、可调谐法布里—珀罗(Fabry-Perot,F-P)滤波器解调法[6]、分布反馈式激光器解调法。

通过理论分析和实验研究相结合,我们积累了大量的宝贵经验。

目前,基于DFB 激光器的光纤光栅信号解调技术是我们课题组的重点研究内容。

半导体激光器,也称半导体激光二极管(Laser Diode,LD) ,工作物质是半导体材料。

由于它的良好性能和在光通信等领域的广泛应用,国内外的研究人员十分看好它的发展前景,对它的研究一直很活跃。

可是在高速调制状态下,普通的半导体激光器会出现光谱展宽的情况,这就会导致信息传输速率受到影响。

为了解决这个问题,研究人员研制出了DFB 激光器[7,8,9] 。

DFB 激光器是通过内置光纤布拉格光栅来构成谐振腔,利用光栅的分布反馈来实现纵模选择。

DFB 激光器与普通半导体激光器相比,具有单纵模、低损耗、窄线宽、高稳定性等优点,被广泛应用在长距离光通信领域[10]。

DFB 激光器的概念产生于1970 年前后。

研究人员在染料激光器的研究过程中发现,谐振腔可以通过内置光栅的分布反馈来实现。

1971 年,美国贝尔实验室的C.V.Shank 和H.Kogelnik 在DFB 结构实验中首次看到激射现象[11]。

次年,他们对DFB 激光器的工作原理和特性进行了理论分析。

提出了DFB 激光器中存在折射率耦合和增益耦合两种反馈方式,而且DFB 激光器的谐振腔可以选择模式[12] 。

1973 年,通过光泵砷化镓周期栅表面,中村制作了第一个分布反馈式激光器。

1974 年,Scifres 制作了以GaAlAs/GaAs 为材料的单异质结电流注入型分布反馈式激光器。

1975年,中村和凯西实现了室温下DFB 激光器的连续受激发射。

70 年代中期,Shank 和Haus 在DFB 激光器的内置光栅中引入非连续变化,这样可以消除模式简并、降低阈值电流。

这一理论具体到实践中就是给光栅的中心引入四分之一波长的相移[13,14] 。

1977 年,Streifer.W 对DFB 激光器的理论进行了系统的阐述,并推导出了谐振波长和阈值的表达式。

1979 年,研究人员开始将InGaAsP/InP 材料用于DFB 激光器的制作中。

同年就做出了能在低温环境下工作的DFB 激光器。

1981 年,第一支能在室温下连续工作的1550nm 单模稳定DFB 激光器问世。

从此,可调谐半导体激光器受到了研究人员的广泛关注[15]。

1988 年,我国的罗毅博士和日本的多田邦雄教授采用MOCVD 技术,实现了增益耦合DFB 激光器[16] 。

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