Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

Optical Society of Korea (한국광학회)
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Spectral Mode Analysis of an Injection-Locked Semiconductor Laser

광 주입-잠금된 반도체 레이저의 모드 분석

  • Bae, I.H. (Department of Physics, Pusan National University) ;
  • Moon, H.S. (Department of Physics, Pusan National University) ;
  • Kim, J.N. (Department of Physics Education, Pusan National University)
  • Published : 2007.10.25
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Abstract

We performed injection-locking by two independent semiconductor lasers and investigated the spectral modes of the injection-locked laser From the observation of the saturated absorption spectrum in the $^{85}Rb$ D1 transition line, we have confirmed that the frequency of the injection-locked slave laser is synchronized by the frequency of the master laser, and the slave laser has a narrow linewidth after injection-locking. According to the intensity injected into the slave laser, we measured the variation of the injection-locking range and the mode of the injection-locked slave laser by using the confocal Fabry-Ferret interferometer. In the case of the incomplete injection-locking, we observed the competition between the free running mode of the slave laser and the mode of the master laser and analyzed the modes of the injection-locked slave laser.

외부 공진기형 반도체 레이저를 주레이저로 하여 종레이저로 사용한 상용 반도체 레이저에 광 주입-잠금을 수행하고, 주입-잠금된 종레이저의 모드 특성을 조사하였다. 루비듐 원자의 D1 전이선에서 포화흡수분광 스펙트럼과 주입-잠금된 종레이저의 모드를 측정하였다. 주입-잠금 대역폭 내에 있는 종레이저가 주레이저의 주파수와 선폭이 동기되는 것을 확인하였고, 주입되는 광의 세기에 따른 주입-잠금 대역폭을 측정하였다. 특히, 주입되는 광의 세기, 그리고 주레이저와 종레이저의 주파수 차이에 따른 주입-잠금 과정에 종레이저의 모드 변화를 공초점 패브리-페로 간섭계를 이용하여 측정했다. 불완전 주입-잠금 상태에서는 종레이저의 모드가 두 개 이상의 다중 모드로 발진하는 것을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 문한섭, 김중복, 이호성, 양성훈, 김영범, 'Littman형 공 진기를 이용한 다이오드 레이저 선폭축소 및 Rb 원자 에 대한 포화 분광학', 새물리, vol. 35, 191-196, Apr. (1995)
  2. K. C. Harvey and C. J. Myatt, 'External-cavity diode laser using a grazing-incidence diffraction grating,' Optics Letters, vol. 16, No. 12, 910-912, Jun. (1991) https://doi.org/10.1364/OL.16.000910
  3. 백운식, 'Littman 및 Littrow 타입 파장가변 반도체 레이 저의 제작에 관한 연구' 한국광학회지, vol. 17, No. 3, pp 273-277 , June (2006) https://doi.org/10.3807/KJOP.2006.17.3.273
  4. C. H. HENRY, N. A. Olsson, and N. K. Dutta, 'Locking range and stability of injection locked 1.54 ${\mu}$m InGaAsP semicondeuctor lasers,' IEEE J. Quantum Electronics. vol. QE-21, No. 8, pp. 1152-1156 (1985) https://doi.org/10.1109/JQE.1985.1072787
  5. S. Q. Shang and Harold J. Metcalf, 'Narrowband, high power light from diode lasers,' Appl. Opt., vol. 28, No. 9, pp. 1618-1623 (1989) https://doi.org/10.1364/AO.28.001618
  6. K. Nakagawa, M. Teshima, and M. Ohtsu, 'Injection locking of a highly coherent and high-power diode laser at 1.5 ${\mu}$m,' Optics Letters, vol. 16, no. 20, pp. 1590-1592 (1991) https://doi.org/10.1364/OL.16.001590
  7. 남병호, 박기수, 권진혁, '가시광 다이오드 레이저의 스펙트럼 및 주입-잠금 특성분석', 한국광학회지, vol. 5, no. 2, pp. 278-285 (1994)
  8. 문한섭, 김중복, 이호성, 양성훈, 김점술, '고출력 다이 오드 레이저의 주입-잠금 과정 연구', 한국광학회지, vol. 6, no. 3, pp. 222-227 (1995)
  9. Joerg Troger, Luc Thevenaz, and Philippe Robert, 'Frequency-sweep generation by resonant self-injection locking,' Opt, vol. 24, no. 21, pp. 1493-1495 (1991) https://doi.org/10.1364/OL.24.001493
  10. Sang Eon Park, Taeg Tong Kwon, and Ho seong Lee, 'Production of Raman Laser Beams Using Injection- Locking Technique,' IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 52, no. 2, pp. 277-279 (2003) https://doi.org/10.1109/TIM.2003.809911
  11. H. S. Moon, J. B. Kim, S. D. Park, B. K. Kwon, H. Choe, and H. S. Lee, 'Magneto-optic trap of Rb atoms with an injection-seeded laser that operates at two frequencies,' Appl. Opt., vol. 35, no. 27, pp. 5402-5405 (1996) https://doi.org/10.1364/AO.35.005402
  12. W. Suptitz, G. WoKurka, F. Strauch, P. Kohns, and W. Ertmer, 'Simultaneous cooling and trapping of $^{85}Rb$ and $^{87}Rb$ in a magneto-optical trap,' Opt, vol. 19, no. 19, pp. 1571-1573 (1994) https://doi.org/10.1364/OL.19.001571
  13. H. S. Moon, S. E. Park, Y. H. Park, L. Lee, and J. B. Kim, 'Passive atomic frequency standard based on coherent population trapping in $^{87}Rb$ using injection-locked lasers,' J. Opt. Soc. Am. B, vol. 23, no. 11, pp. 2393-2397 (2006) https://doi.org/10.1364/JOSAB.23.002393
  14. W. Wang, K. Nakahawa, S. Sayama, and M. Ohtsu, 'Coherent addition of injection-locked high-power AlGaAs diode lasers,' Optics Letters, vol. 17, no. 22, pp. 1593-1595 (1992) https://doi.org/10.1364/OL.17.001593
  15. S. Inoue, S. Machida, Y. Yamamoto, and H. Ohzu, 'Squeezing in an injection-locked semiconductor laser,' Phys. Rev. A, vol. 48, no. 3, pp. 2230-2234 (1993) https://doi.org/10.1103/PhysRevA.48.2230
  16. L. Goldberg, H. F. Taylor, and J. F. Weller, 'Intermodal injection locking and gain profile measurement of GaAlAs lasers,' IEEE J. Quantum Electronics. vol. QE-20, no. 11, pp. 1226-1229 (1985) https://doi.org/10.1109/JQE.1984.1072301
  17. M. Margalit, M. Orenstein, G. Eisenstein, and V. Mikhaelshvili, 'Injection locking of an actively modelocked semiconductor laser,' Optics Letters, vol. 19, no. 24, pp. 2125-2127 (1994) https://doi.org/10.1364/OL.19.002125
  18. L. Goldberg and M. K. Chun, 'Injection locking characteristics of a 1 W broad stripe laser diode,' Appl. Phys. Lett. 53, 1900-1902 (1988) https://doi.org/10.1063/1.100366