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本论文围绕基于重构等效啁啾(REC)技术的取样光栅在DFB半导体激光器及阵列中的应用展开研究,详细介绍了REC技术的基础原理、基于REC技术的DFB激光器的仿真理论、设计和制造工艺。基于REC技术制备DFB激光器,是在种子光栅各参数不变的情况下,只改变取样光栅的取样参数就能等效实现复杂光栅结构,更重要的是,这种等效光栅的制备只需要两步:一步普通全息曝光制得均匀种子光栅,另一步微米级的光刻制得目标取样结构。 本论文的主要创新结果如下: 1.等效非对称耦合系数(EACC) DFB激光器腔内的光栅是等效半边切趾(EHA)光栅,EHA光栅被等效相移(EPS)分成左右两段,耦合系数的非对称是在保持左段取样占空比不变的前提下,线性改变右段取样占空比来实现的。和等效对称耦合系数(ESCC)DFB激光器相比,EACC DFB激光器的光能呈非对称分布,输出端光能增大,而且不再集中在EPS区域附近,所以纵模烧空效应被减弱、单模稳定性被提高,而且输出斜效率被提高。实验结果表明前后出光端光功率之比约2.17,并实现了稳定单模操作,而且在60mA~120mA电流范围内工作的边模抑制比都大于50dB。 2.等效离散耦合系数(EDCC)DFB激光器被仿真和实验阐述。在我们的设计中,等效离散耦合系数光栅是通过沿腔长方向使取样光栅的取样占空比离散来实现的,即把整个腔分成几段,每段的长度远都大于一个取样周期,每段内的取样占空比是恒定的,而相邻段之间的取样占空比是不相等的;我们用这种取样占空比的离散变化代替真实光栅占空比或光栅高度的离散。在实验数据的基础上,通过对光谱行为随电流和温度的变化关系的分析,等效离散耦合系数激光器在40mA~160mA电流范围内都保持稳定的单纵模操作,且在高温高电流下仍保持稳定特性。 3.等效分布耦合系数被提出,四信道等效分布耦合系数DFB激光器阵列在实验上被制备。文章中,等效分布耦合光栅是通过改变激光器腔内等效相移左右两边一定长度范围内取样光栅的取样占空比,来代替真实分布耦合系数通过改变光栅高度来实现的。实验结果表明等效分布耦合系数激光器在80mA电流下工作的单模特性很好,最小边模抑制比是47.65dB,平均边模抑制比49.83 dB。四信道阵列的波长间隔非常均匀,线性拟合后的波长残差控制在-0.078nm~0.048nm范围内。