Littrow型光栅外腔半导体激光器输出特性与优化

"本文详细分析了Littrow型光栅外腔半导体激光器的输出特性，通过数值模拟探讨了影响其输出功率和线宽压窄的关键因素，并成功研制出一款在400mA工作电流下可实现180mW连续输出功率、线宽小于1MHz的单纵模高质量激光器。" Littrow型光栅外腔半导体激光器是一种先进的激光光源，它的性能受到多种因素的影响。在深入理解光栅外腔半导体激光器的工作原理基础上，本文着重分析了这些影响因素。光栅外腔的设计是这种激光器的核心，它决定了激光器的模式选择和光束质量。Littrow配置下的光栅不仅作为反馈元件来稳定激光频率，还能实现角度调谐，从而优化输出特性。 输出功率是衡量激光器性能的重要指标。在本文的研究中，通过数值模拟，研究了激光器的工作电流、光栅参数、腔长以及热效应等因素对输出功率的影响。工作电流增大通常会提高激光器的输出功率，但过高的电流可能导致非线性效应和热效应，从而降低激光器的效率和稳定性。通过精细调整这些参数，实现了在400mA工作电流下180mW的连续输出功率，这表明该设计具有良好的功率输出能力。 线宽压窄是评估激光器分辨率和稳定性的重要参数。在Littrow型激光器中，光栅的反射特性与激光的频率选择性密切相关，从而影响线宽。数值模拟揭示了激光器的腔内损耗、光栅刻蚀深度以及光栅周期等参数对线宽压窄的显著影响。成功研制的激光器在实际操作中表现出优异的线宽性能，线宽优于1MHz，这证明了其在精密测量和通信应用中的潜力。 此外，单纵模激光输出是保证激光光源高纯度和稳定性的重要特征。通过优化腔体设计和控制外部反馈，本研究中的Littrow型激光器能够实现稳定的单纵模运行，这对于激光雷达、光学相干断层扫描(OCT)等应用至关重要。 这篇研究展示了Littrow型光栅外腔半导体激光器在设计和优化方面的进展，为提高激光器的输出功率和线宽性能提供了理论基础和实践指导。未来的研究可能进一步探索更高效、更紧凑的激光器设计，以满足不断增长的高科技领域的需求。