In this paper, the performance of upidirectional and hi-directional regenerative erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is compared. The systems are operating above laser oscillation threshold. The experimental results show that the unidirectional regenerative EDFA has a better performance than the hi-directional.
본 연구에서는 1.55um의 파장을 갖는 DFB 레이저에서 굴절률 격자와 이득 격자가 동시에 존재할 때, 오른쪽 거울 면에 반사가 일어나지 않도록 유전막 코팅을 하여 𝜌r=0 이 되도록 하였다. δL > 0인 경우일 때, 문턱에서 발진 모드에 대하여, 발진 이득과 종 방향으로의 발진 모드의 빔 분포와 방사전력비 Pl/Pr를 𝜌l의 위상=π인 경우와 𝜌l의 위상=π/2인 경우에 대하여 비교했다. 𝜌l의 위상=π인 경우, 낮은 문턱 전류와 높은 주파수 안정성을 얻기 위해서는, κL이 8보다 커야 한다. 𝜌l의 위상=π/2인 경우, κL = 4보다 커지면서 𝜌l의 위상=π인 경우보다 발진 이득이 낮아지기 시작함을 볼 수 있고, 발진 모드의 문턱 전류를 낮추고 주파수 안정성을 높이기 위해서는, κL이 8보다 커야한다.
본 연구에서는 1.55um의 파장을 갖는 DFB 레이저 다이오드에서 이득 격자와 굴절률 격자가 동시에 존재할 때, 오른쪽 거울면에 무반사 코팅을 하여 ρr=0 이 되도록 하였다. δL<0인 경우일 때, 발진 모드에 대하여, 발진 주파수와 발진 이득의 특성을 해석했다. 좌측 거울면 상에서 격자의 위상이 π에서부터 π/2씩 연속적으로 감소할 때마다, 각 발진 모드의 (αL, δL) 그래프 선들이 좌측으로 δL 값이 약 0.6 정도씩 낮아지고 있음을 볼 수 있다. 문턱이득이 가장 낮은 발진 모드의 경우는 κL=10인 경우이고, 이때 모드 선별성은 다른 κL 값의 경우와 비교할 때 상대적으로 낮다. 모드 선별성이 우수한 경우는 κL=0.1 에서부터 κL=6 정도까지이고, 모드 선별성이 우수할수록 주파수 안정성이 우수하다. 두 개의 벽개면을 갖는 경우와 비교하면, 무반사 코팅을 한 DFB 레이저 다이오드는, 발진 모드의 문턱 이득은 약 2배 정도로 높아지지만 모드 선별성 측면은 2배 정도 더 우수해 진다.
본 연구에서는 1.55um의 파장을 갖는 DFB 레이저에서 굴절률 격자와 이득 격자가 동시에 존재할 때, 오른쪽 거울 면에 반사가 일어나지 않도록 유전막 코팅을 하여 𝜌r=0 이 되도록 하였다. 𝛿L>0인 경우일 때, 발진 모드에 대하여, 발진 주파수와 발진 이득의 특성을 해석했다. 좌측 거울면의 격자 위상이 𝜋에서부터 𝜋/2 계속 감소할 때, 각 모드의 그래프 선들이 좌측으로 조금씩 이동한다. 발진 모드의 문턱 이득이 가장 낮은 경우는 𝜅L=10인 경우이고, 이때 모드 선별성은 상대적으로 낮다. 모드 선별성이 우수한 경우는 𝜅L=0.5에서부터 𝜅L=6 정도까지이고, 이 경우 주파수 안정성이 우수하다. 두 개의 벽개면을 갖는 경우와 비교하면, 한 개의 무반사면을 갖는 경우, 발진 모드의 문턱 이득이 증가하지만 모드 선별성은 2배 정도 더 우수해 진다.
국재에서 성장 가공시킨 Nd:YAG 결정을 사용한 발진기를 설계제작하였다. 이로부터 발진동작, Q-스위칭, 출력광속의 위상파면 등을 조사하였으며, 다음으로 단일 경로 이득을 측정하였다. 츨력경의 반사율의 변화에 따르는 문턱 입력에너지를 결정하고 이로부터 단일 경로 이득을 계산하였다. 한편 레이저와 발진기 증폭기를 사용하는 보편적인 방법에 의하여 단일 경로 이득을 측정하여 비교 검증하였다. Q-스위칭 레이칭 레이저 최대출력은 1.5MW이고, 펄스폭은 30ns이었으며, 문턱 에너지에서 이득은 0.0958 cm-1 이었다. 실험과정에서 똑같은 사양의 외국산 Nd:YAG 결정에 의한 비교실험을 동시에 수행하였으며, 이로부터 국산 레이저 Nd3+:YAG결정의 레이저 발진 특성이 우수함을 확신할 수 있었다.
We investigated a high-output ower, periodically poled lithium niobate(PPLN) optical parametric oscillator(OPO) pumped by a Q-switched Nd:YAG laser. Given the low optical damage threshold and the limited aperture (0.5mm thick) of PPLN, we tried to maximize the signal output power in a linear cavity consisting of two flat mirrors with a loosely focused pump beam. It is found that this simple cavity structure allowed a robust OPO operation, which was not sensitive to alignment compared with the conventional ones using concave mirrors. A maximum energy of 100$\mu$J/pulse was achieved for the signal at 1.36${\mu}{\textrm}{m}$, while the oscillation threshold was 0.3 mJ/pulse for the pump at 1064 nm.
Lasing modes of laser-diode-pumped fiber grating lasers are analyzed by coupled-mode theory. First, a power series solution of the coupled-mode equations is derived under the assumption of an exponentially-decreasing longitudinal modal gain profile for a laser-diode-pumped grating section, followed by determination of the transfer matrix for such a section. Based on these results, an eigenvalue equation for oscillation is then derived and solved numerically for the lasing modes of uniform and phase-shifted fiber grating lasers. Comparisons made with the uniform-gain results indicate that, surprisingly, the lasing mode characteristics are not as significantly altered as might be expected in most cases, even for a highly nonuniform gain profile. In the case of a phase-shifted grating, the phase-shift position appears to have a much greater impact on determining the threshold gain, the modal field distribution, and the front-to-back output power ratio.
광대역 광통신 시스템에 사용되는 레이저는 우수한 주파수 선택성과 모드 안정성을 가져야한다. DFB(Distributed Feedback) 레이저는 고주파로 전류 변조를 하더라도 발진 주파수의 변화가 적다. 본 연구에서는 1.55um의 파장을 갖는 DFB 레이저에서 굴절률 격자와 이득 격자가 동시에 존재할 때, 오른쪽 거울 면에 반사가 일어나지 않도록 유전막 코팅을 하여 ρr=0 이 되도록 하였다. 문턱에서 최소 이득을 필요로 하는 제 1모드에 대하여, 종 방향으로의 발진 모드의 빔 분포와 방사전력비 Pl/Pr를 ρl의 위상=π인 경우와 ρl의 위상=π/2인 경우에 대하여 비교 검증했다. ρl의 위상=π인 경우, 낮은 문턱 전류와 높은 주파수 안정성을 얻기 위해서는, κL이 8보다 커야 한다. ρl의 위상=π/2인 경우, 낮은 문턱 전류를 위해서는 κL=1.0이 되도록 해야 하고, 이때 발진 주파수는 격자 주파수와 일치한다. 반사 방지 코팅을 하지 않은, 두 개의 거울 면을 가진 1.55um의 파장을 갖는 DFB 레이저보다, 한쪽 거울 면에 무반사 코팅을 한 경우에 모드 선별성이 훨씬 크다.
본 연구에서는 무반사 코팅을 하지 않은, 두 개의 거울 면을 갖는 1.55um 파장용 DFB(Distributed Feedback) 레이저에서 굴절률 격자와 이득 격자가 동시에 존재할 때, 해석 프로그램을 개발하여 종 방향으로 발진 모드의 빔 분포를 해석하였다. 굴절률 격자와 이득 격자가 거울 면에서 갖는 위상 값의 변화에 따라서, δL<0인 경우에 대하여, DFB 레이저의 발진 모드에 대한 발진 이득, 빔 분포 |R(z)|와 |S(z)|, 그리고 방사전력비 Pl/Pr를 비교 분석하였다. 거울 면에서의 격자 위상 값에 관계없이 발진 모드의 문턱 전류를 낮추고 주파수 안정성을 높이기 위해서는, κL이 8보다 커야한다.
Nie, Bowen;Chi, Zhijuan;Ding, Qing-an;Li, Xiang;Liu, Changqing;Wang, Xiaojuan;Zhang, Lijun;Song, Juan;Li, Chaofan
Current Optics and Photonics
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제4권5호
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pp.434-440
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2020
Based on single-mode rate equations, we present an improved equivalent-circuit model for distributed-feedback (DFB) lasers that accounts for the effects of parasitic parameters and nonradiative recombination. This equivalent-circuit model is composed of a parasitic circuit, an electrical circuit, an optical circuit, and a phase circuit, modeling the circuit equations transformed from the rate equations. The validity of the proposed circuit model is verified by comparing simulation results to measured results. The results show that the slope efficiency and threshold current of the model are 0.22 W/A and 13 mA respectively. It is also shown that increasing bias current results in the increase of the relaxation-oscillation frequency. Moreover, we show that the larger the bias current, the lower the frequency chirp, increasing the possibility of extending the transmission distance of an optical-fiber communication system. The results indicate that the proposed circuit model can accurately predict a DFB laser's static and dynamic characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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