线宽展宽因数是半导体激光器的一个重要参数,决定半导体激光器很多方面的性能,如线宽的展宽、线形、频率调制、幅度调制、注入锁定范围等。因此,得到线宽展宽因数的精确值对于半导体激光器的研究和应用很有意义。 本文首先对国内外主要的线宽展宽因数测量方法作了概述和对比,确定利用基于自混合干涉效应的半导体激光器线宽展宽因数的测量方法。这种方法属于光反馈测量法,与其它线宽展宽因数测量方案相比,具有结构简单、测量参数少等优势,容易仪器化。然后,根据三镜腔法和Lang-Kobayashi方程法,建立了自混合干涉系统的理论模型,为后面的分析、仿真和数据处理奠定了理论基础。最后以自混合效应模型为基础,对电流调制和正弦波调制、三角波调制、锯齿波调制等外腔调制方式下的自混合信号以及影响波形形状的因素进行了仿真分析,得出了自混合干涉信号的特点和波形特征。 其次,本文提出了新的基于自混合干涉效应的半导体激光器线宽展宽因数的最小二乘测量算法。这种方法建立弱光反馈自混合干涉理论的基础上,利用非线性最小二乘算法来达到数据—理论的最佳拟合,估计参数α和C。计算仿真和实验数据处理都表明了这种方法具有具有较好的抗噪声干扰能力、较高的测量精确度。得到的结果也与已报道的其它方法得到的结果进行了比较,验证了这种方法的有效性。另外,还对初始值的合理选定进行了分析和讨论,总结了初始值的选定规律,该规律对于应用非线性最小二乘算法拟合线宽展宽因数有很好的指导作用。 然后,本文还研究了利用零极值点和牛顿插值算法估计线宽展宽因数的方法,计算仿真和实验验证表明了这两种方法的有效性,零极值点估计方法选取测量点少、简单可行,但测量精确度易受噪声的影响。在零极值点法的基础上提出的牛顿插值算法线宽展宽因数估计方法比零极值点法直接读取数值具有更高的测量精确度和抗噪声干扰能力。 最后,对全文作了总结,并对该领域有待进一步研究探索的问题作了展望。