Conversion of external cavity mechanism of millimeter-level external cavity semiconductor laser by significantly increasing relaxation oscillation frequency

Abstract

混沌外腔半导体激光器输出明显存在弛豫振荡特征，弛豫振荡频率小于外腔振荡频率时，外腔半导体激光器输出态是短腔机制；反之，外腔半导体激光器输出态是长腔机制.首先对比分析了弛豫振荡频率为5.6 GHz，腔长对频谱有效带宽的影响.然后同时调节注入电流和载流子寿命来大幅度地增加弛豫振荡频率.最后在弛豫振荡频率为40 GHz、腔长为毫米级（4–20 mm）时，实现由短腔机制到长腔机制的转换，进而分析了外腔反馈率和外腔长对外腔半导体激光器频谱带宽的影响.分析结果表明：短腔机制下，输出混沌态不稳定，0.1 mm的偏差就会导致混沌态与非混沌态之间的转化；长腔机制下，输出混沌态稳定，输出混沌区域较大，证明长腔机制下更有益于获得宽带连续的混沌区域.在弛豫振荡频率为40 GHz、外腔长度为毫米级时，实现了外腔半导体激光器的长腔机制，从而增大了高带宽混沌的参数空间.