We report an analysis on the stability properties of external cavity semiconductor lasers exposed to strong feedback from an external grating. The frequency range of stable single mode oscillation is found to depend on the offset between the resonance frequency of the solitary laser and the frequency of maximum reflection from the grating.
Purpose: It has been reported that low-level semiconductor diode lasers could enhance the wound healing process. The periodontal ligament is crucial for maintaining the tooth and surrounding tissues in periodontal wound healing. While low-level semiconductor diode lasers have been used in low-level laser therapy, there have been few reports on their effects on periodontal ligament fibroblasts (PDLFs). We performed this study to investigate the biological effects of semiconductor diode lasers on human PDLFs. Methods: Human PDLFs were cultured and irradiated with a gallium-aluminum-arsenate (GaAlAs) semiconductor diode laser of which the wavelength was 810 nm. The power output was fixed at 500 mW in the continuous wave mode with various energy fluencies, which were 1.97, 3.94, and 5.91 $J/cm^2$. A culture of PDLFs without laser irradiation was regarded as a control. Then, cells were additionally incubated in 72 hours for MTS assay and an alkaline phosphatase (ALPase) activity test. At 48 hours post-laser irradiation, western blot analysis was performed to determine extracellular signal-regulated kinase (ERK) activity. ANOVA was used to assess the significance level of the differences among groups (P<0.05). Results: At all energy fluencies of laser irradiation, PDLFs proliferation gradually increased for 72 hours without any significant differences compared with the control over the entire period taken together. However, an increment of cell proliferation significantly greater than in the control occurred between 24 and 48 hours at laser irradiation settings of 1.97 and 3.94 $J/cm^2$ (P<0.05). The highest ALPase activity was found at 48 and 72 hours post-laser irradiation with 3.94 $J/cm^2$ energy fluency (P<0.05). The phosphorylated ERK level was more prominent at 3.94 $J/cm^2$ energy fluency than in the control. Conclusions: The present study demonstrated that the GaAlAs semiconductor diode laser promoted proliferation and differentiation of human PDLFs.
Directly modulated fiber-optic links generally suffer higher link loss and larger signal distortion than externally modulated links. These result from the electron-photon conversion loss and laser modulation dynamics. As a method to overcome the drawbacks, we have experimentally demonstrated the RF performance of directly modulated, ultra-strong injection-locked gain-lever distributed Bragg reflector (DBR) lasers. The free-running DBR lasers exhibit an improved amplitude modulation efficiency of 12.4 dB under gain-lever modulation at the expense of linearity. By combining gain-lever modulation with ultra-strong optical injection locking, we can gain the benefits of both improved modulation efficiency from the gain-lever effect, plus improved linearity from injection locking. Using an injection ratio of R=11 dB, a 23.4-dB improvement in amplitude response and an 18-dB improvement in spurious-free dynamic range have been achieved.
We have developed a new way of the constant growth technique to maintain a grating height of originally-etched V-groove of submicron gratings up to 1.5 $\mu\textrm{m}$ thickness by a low pressure metalorganic chemical vapor deposition. The constant growth technique is well performed on two kinds of submicron gratings that made by holography and electron (e)-beam lithography GaAs buffer layer grown on thermally deformed submicron gratings has an important role in recovering the deformed grating profile from sinusoidal to V-shaped by reducing mass transport effects. The thermal deformation effect on submicron gratings made by e-beam lithography is less than that on submicron gratings made by holography. The constant growth technique is an important step to realize complex optoelectronic devices such as one-step grown distributed feedback lasers and two-dimensional photonic crystals.
Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser(VCSEL)는 짧은 공진기(cavity)와 여러 층의 distributed Bragg reflector(DBR)층을 거울로 사용하기 때문에, edge-emitting lasers(EELs)와는 달리, 광출력 및 변환효율 등의 예측이 쉽지 않다. 그 주된 원인은 VCSEL에서는 Fabry-Perot 레이저와는 달리, 각각의 DBR 거울 층들이 손실을 가지고 있기 때문으로 이에 따라 상/하향광출력 비나 변환효율을 계산해 내는 데에 어려움이 있다. 그러나 전달 행렬 방법(transfer matrix method, TMM)을 이용하면, VCSEL과 같은 여러 층을 갖는 구조에서의 성능 지수를 정확히 계산할 수 있다. 이 논문에서는 전달 행렬 방법을 이용하여 VCSEL의 구조 변화에 따른 문턱이득, 문턱전류 밀도 및 변환효율을 구하였으며 문턱전류 및 변환효율 모두를 고려한 VCSEL의 최적 구조 설계 기법을 제시하였다.
반도체 레이저에 의해 펌핑되는 Cr:LiSAF 레이저를 제작하였다. 펌핑 레이저는 고출력의 반도체 레이저 (SDL 7432-H1)였으며, 674 nm에서 최대출력은 500 mW이었다. 레이저 결정은 plano-Brewster모양의 Cr:LiSAF으로 Cr$^{3+}$ 의 농도가 3%, 길이가 3 mm, 결정의 평면인 면은 펌프레이저를 최대로 투과하고, 800-880 nm 대역에서 최대 반사율을 갖도록 코팅된 것을 사용하였다. 결정에 의한 비점수차를 보정하기 위해 V자형 공진기를 사용하였다. 펌핑 레이저의 출력이 290 nW일 때 Cr:LiSAF 레이저의 출력은 19.4 mW이었다. 광축의 각이 큰 복굴절 필터를 사용하여 레이저 파장을 840-880 nm파장 범위에서 가변할 수 있었으며, 복굴절 필터의 특성은 이론과 잘 일치하였다.
본 논문에서는 DFB 반도체 레이저의 직접 주파수변조 응답특성에 대한 새로운 전기적 회로모델을 제시하였다. 특히 본 논문에서는 캐리어농도의 변조효과뿐만 아니고 온도변조효과에 따른 DFB 반도체 레이저의 변조특성을 동시에 고려함으로써 DC에서 수 GHz의 변조주파수 범위에 이르는 주파수응답특성을 얻을 수 있었다. 온도변조효과에 의한 주파수응답특성은 레이저 다이오드의 구조로부터 회로모델링하여 기존의 실험치와 비교하였으며, 캐리어농도변조효과에 이한 회로모델링은 DFB 레이저의 율방정식(rate equations)을 선형화함으로써 소신호 회로모델을 구하고 이를 기존의 수치해석에 의해 제시된 결과치와 비교하여 전체적인 주파수응답특성이 잘 일치함을 알 수 있었다.
반도체 포화 흡수거울 (Semiconductor Saturable Absorber Mirror:SESAM)을 이용하여 Cr:LiSAF 레이저를 제작하고 이를 모드록킹 시켰다. 펌핑 레이저는 파장이 667 nm이고, 출력이 500mW인 두 대의 고출력 레이저(Coherent S-67-500C-100-H)가 사용되었으며, 레이저 결정은 Brewster-Brewster 모양인 $Cr^{+3}$의 농도가 1.5%이고 길이가 6mm인 것을 사용하였다. 공진기는 X-형 구조로, 곡률반경이 10cmdls 오목거울과, 군속도 보상을 위한 SF10 프리즘, 투과율이 1%의 출력거울을 사용하였다. 포화흡수체로 사용되는 SESAM의 구조는 맨위층에 10nm의 $AlAs/Al_{0.15}Ga_{0.85}As$ 양자우물과 30쌍의 $AlAs/Al_{0.15}Ga_{0.85}As/GaAs/Al_{0.15}Ga_{0.85}As$반사경으로 구성되어 있다. 펌핑 레이저의 출력이 800mWdlfEo 레이저 출력은 3mW였고, 중심파장은 833nm이었으며 스펙트럼 대역폭은 4nm, 레이저 펄스폭은 220fs 였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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