半导体激光器——问题整理（一）

Q1:为什么经过半波耦合器后两个波导的光的相位差还会产生变化？

Q2：半波耦合器端出光的缺点是什么？

Q3: 激光器的线宽是峰值的3db宽度吗？单位是什么？

Q4：激光器里的高Q值是什么？

Q5：3dB带宽是什么意思？

Q6：什么是3db耦合器？

Q7：什么是自锁模？

Q8：什么是取样分布式光栅？

Q9：DFB和DBR的区别是什么？

Q10：什么是激光器的啁啾？

Q11：SOA与激光器的区别？

Q12：洛伦兹线型和高斯线型的区别？

Q13：激光器线宽产生的原因是什么？

Q14：什么是光的多普勒效应？

Q15：到底什么叫做模式？

Q1:为什么经过半波耦合器后两个波导的光的相位差还会产生变化？

Q2：半波耦合器端出光的缺点是什么？

答：熊孝海博士论文：孟剑俊等人对通道选择腔出光的VCL激光器做了很多研究，这种改进的VCL激光器消除了耦合腔出光的VCL激光器的可能出现的横模的问题。

Q3:激光器的线宽是峰值的3db宽度吗？单位是什么？

答：是，就是半高全宽，单位是赫兹。

Q4：激光器里的高Q值是什么？

答：品质因数Q是表征激光谐振腔质量的参数，与激光器的损耗成反比，Q值越高，越容易产生激光振荡。调Q的目的在于在激光器开始工作时，先使激光器处于低Q值状态，此时工作物质不断积累反转电子，当电子积累到最大值的时刻，使Q值突然阶跃型升高，激光谐振腔会突然雪崩式的建立强烈的激光震荡，在极短的时间内形成激光巨脉冲。

Q5：3dB带宽是什么意思？

答：3dB即当信号的功率下降到1/2时此时的信号带宽，因为10*log(P1/P2)，当P1=2*P2时，此时得出的结果接近3。

Q6：什么是3db耦合器？

答：耦合器是光通信中的无源器bai件。它是从多束输入及输出光纤中分配和组合光的器件。它可以在相同的波长上，将来自几束光纤的光耦合到其他几束光纤中，也可以将光从一束光纤分离到几束光纤中。
光纤耦合器主要有五个参数：
1.耦合比：表示由输入信道(i)耦合到指定输出信道（j)功率的大小；
2.附加损耗：表示由耦合器带来的总损耗；
3.信道插入损耗：表示由输入信道至输出信道的功率的大小；
4.隔离比：表示透射式耦合器中同侧端口之间的隔离成度；
5.回波损耗：表示由输入信道返回功率的大小。
一个50：50耦合比的耦合器被称为3dB耦合器，比如2×2的耦合器，一条支路功率是50，另一条也是50。
如果光源通过3dB耦合器后，被分成若干路的光的中心波长仍保持不变。

Q7：什么是自锁模？

答：自锁模激光器指的是那些除了激光介质之外没有其他功能(主动或被动)元件来产生短脉冲的锁模激光器.

锁模是光学里一种用于产生极短时间激光脉冲的技术，脉冲的长度通常在皮秒（10负十二次方秒）甚至飞秒（10负十五次方秒）。该技术的理论基础是在激光共振腔中的不同模式间引入固定的相位关系，这样产生的激光被称为锁相激光或锁模激光。这些模式之间的干涉会使激光产生一系列的脉冲。根据激光的性质，这些脉冲可能会有极短的持续时间，甚至可以达到飞秒的量级。

Q8：什么是取样分布式光栅（SG-DBR）？

答：先说光栅，光栅就是折射率周期性变化的结构，对光的一部分透射，对一部分反射，有着滤波的作用，有自己反射谱和透射谱。

取样光栅顾名思义，抽取一部分样品，在周期性结构光栅中抽取就是取样光栅，

取样光栅的特点是产生梳状反射谱，

如上图，把F-P激光器左右两侧的反射镜换成取样光栅，这样只有两边反射谱重叠的地方才会有纵模产生。然后可以通过注入电流改变折射率，改变反射谱，两侧分别调整电流就可以改变激光器的额震荡频率，也就是波长可调谐。

Q9：DFB和DBR的区别是什么？

答：光栅分布在有源层中的为DFB激光器；光栅位于有源层两侧无源区的则是DBR激光器

DBR-LD和DFB-LD相似，DBR-LD也是通过内含布拉格光栅来实现光的反馈的。不过在DBR-LD中，光栅区仅在激光器谐振腔的两侧或一侧，增益区没有光栅，光栅只相当于一个反射率随波长变化的反射镜。和DFB-LD一样，DBR-LD也需要使用外调制器才能满足长距离传输的需要。

维基百科定义：分布式反馈（Distributed feedback, 缩写：　DFB）量子级联激光器[5]类似于法布里-珀罗激光器，除了在波导顶部构建的分散式布拉格反射器（DBR）以防止其以不同于所需波长的方式发射。这迫使激光器的单模操作，即使在较高的工作电流下也是如此。 DFB激光器可以通过改变温度来进行调谐，尽管通过脉冲DFB激光器可以获得有趣的调谐变体。在这种模式下，激光的波长在脉冲过程中迅速“啁啾(Chirp)”，从而可以快速扫描光谱区域[6]。

Q10：什么是激光器的啁啾？

答：啁啾的最简单的定义是信号频率随时间变化，在脉冲前后沿由于调制产生频率变化使信号频谱展宽，并用啁啾系数（线宽展宽因子）描述，这种变化可以是线性的也可以是非线性的。

啁啾产生的原因是：介质的折射率会由于动态电信号调制产生动态变化，从而引起介质中光信号的相位也产生动态变化，这种相位的变化直接体现为光信号频率的动态变化，平时见得最多的介质器件就是半导体激光器和LiNbO3调制器，在激光器中，电流变化引起折射率变化，LiNbO3用的就是电光相位调制原理。上面讲的啁啾是信号源产生的，体现为产生新的频率。

Q11：SOA与激光器的区别？

答：SOA只是提供一个增益的作用，因为激光的产生必须满足三个条件：实现粒子数反转的泵浦源，谐振腔，与增益介质，所以一般SOA会用一个模斑转换器与一个无源的谐振腔有一个外部的连接，才能形成激光输出

Q12：洛伦兹线型和高斯线型的区别？

答：由于原子氧的运动，根据多普勒效应，其频率发生平移，形成的谱线为高斯谱线。由于原子氧与周围大气粒子的碰撞和热运动，形成的谱线为洛仑兹线性。

Q13：激光器线宽产生的原因是什么？

答：是由于激光产生并不全都是由于受激辐射产生的，也存在这一定的自发辐射，自发辐射的频率就和受激辐射有一定的差异，当然还有频率噪声，相位噪声以及相对强度噪声的影响。

Q14：什么是光的多普勒效应？

答：多普勒效应波源和观察者有相对运动时，观察者所接收到的频率并不是波源发出的频率。光也有这种效应，又被称为多普勒-斐索效应，在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blue shift）；在运动的波源后面时，会产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低（红移red shift）；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

Q15：到底什么叫做模式？

答：就是电磁场在一些固定的结构或者波导结构里面的一个稳态的恒定的分布，不随传播位置而变的光场分布。