ВВЕДЕНИЕ

Высококогерентные лазерные источники излучения телекоммуникационного C-диапазона длин волн (1530–1565 нм) находят широкое применение в современных оптических системах, в которых стабильность частоты лазера, спектральная ширина его линии генерации и уровень лазерного шума определяют потребительские характеристики всей системы. Например, в когерентной оптической связи ширина спектральной линии лазера напрямую влияет на фазовую стабильность сигнала, его демодуляцию и достижимую скорость передачи данных, а при генерации спектрально чистых микроволновых сигналов на основе фотонных методов, фазовый шум лазера ограничивает минимально-достижимую ширину спектра генерируемых радиочастотных сигналов.

Полупроводниковые лазеры с распределенной обратной связью (РОС) представляют собой компактные, энергоэффективные и недорогие источники одночастотного оптического излучения с относительно высокой выходной мощностью и возможностью интеграции в фотонные интегральные схемы и волоконные устройства. Однако, типичная ширина спектральной линии РОС-лазеров на уровне нескольких МГц ограничивает их широкое применение в микроволновой фотонике, где требуются источники с более высокой степенью когерентности. Дальнейшему повышению когерентности выходного излучения РОС-лазеров препятствуют относительно небольшая длина и невысокая добротность лазерного резонатора, который не в состоянии отфильтровывать шумы, вызванные флуктуациями тока и температуры, напрямую влияющими на стабильность частоты лазерной генерации.

Одним из способов преодоления этих ограничений является использование эффекта самозахвата лазером собственной частоты внешнего высокодобротного резонатора. Суть эффекта заключается в том, что часть излучения, генерируемого лазером, пропускается через внешний высокодобротный резонатор, выступающий в качестве частотно-селективного элемента, а затем направляется обратно в лазер, снижая порог лазерной генерации на частоте захваченной моды резонатора. После захвата частоты любое медленное изменение моды резонатора (например, из-за колебаний температуры) приводит к синхронному изменению частоты генерации лазера. Стабильность работы лазера в режиме самозахвата частоты определяется мощностью и стабильностью фазы обратной волны от внешнего резонатора, поступающей в лазер.

Подпишитесь на журнал, чтобы прочитать полную версию статьи.