Stabilizing DFB laser injection-locked to an external fiber-optic ring resonator

Abstract

Self-injection locking to an external fiber cavity is an efficient technique enabling drastic linewidth narrowing and self-stabilization of semiconductor lasers. The main drawback of this technique is its high sensitivity to fluctuations of the configuration parameters and surroundings. In the proposed laser configuration, to the best our knowledge, for the first time the self-injection locking mechanism is used in conjunction with a simple active optoelectronic feedback, ensuring stable mode-hopping free laser operation in a single longitudinal mode. Locking to 4-m length fiber resonator causes a drastic narrowing of the DFB laser linewidth down to 2.8 kHz and a reduction of the laser phase noise by three orders of magnitude. We have explored key features of the laser dynamics with and without active feedback, revealing stability and tunability of the laser linewidth as an additional benefit of the proposed technique.

Application of Dual-Frequency Self-Injection Locked DFB Laser for Brillouin Optical Time Domain Analysis

“…The mechanism of the laser operation and stabilization is discussed in [ 33 , 34 , 36 , 38 ]. A simplified view on the laser operation is depicted in Figure A2 .…”

“…In the dual-frequency laser configuration [ 33 ], the same ring fiber cavity is used to generate narrow-band coherent light at the pump frequency (through the self-injection locking mechanism) and narrow-band coherent light at Stokes frequency (through stimulated Brillouin scattering). The laser is supplied with a simple low-bandwidth active optoelectronic feedback circuit governed by a low-cost USB-DAQ card [ 34 ]. Importantly, the drastic narrowing of the DFB laser linewidth to the sub-kilohertz range is provided by the self-injection-locking mechanism, whereas the active feedback is used only to maintain the laser operation in this regime.…”

Generador de microondas con fibra láser de Brillouin estabilizado de bajo costo para sistemas de radio sobre fibra

“…Recientemente, hemos propuesto el uso del mecanismo de encadenamiento por auto-inyección en combinación con una simple retroalimentación optoelectrónica activa para el estrechamiento de un ancho de línea de un láser DFB comercial con una caída de aproximadamente 3 kHz y una disminución del ruido de fase del láser [16]. Una idea similar puede utilizarse para diseñar un láser de Brillouin comple-tamente de fibra, donde el anillo resonador de fibraóptica, FORR (del inglés Fiber Optical Ring Resonator), usado como filtro en el trabajo previo, puede utilizarse para generar al mismo tiempo ondas de Stokes.…”

Самозахват Частоты И Стабилизация Узкополосной Генерации Полупроводникового Рос-Лазера В Схеме С Внешним Резонатором На Волокне С Сохранением Поляризации

“…Одним из наиболее эффективных способов получения узкополосного лазерного источника с суб-килогерцовой шириной полосы излучения является техника самозахвата частоты внешнего резонатора полупроводниковым лазером (self-injection locking). Использование этой техники со стандартными полупроводниковыми лазерными диодами с распределённой обратной связью (РОС) и волоконными высокодобротными резонаторами позволяет добиться сужения полосы лазерного излучения, примерно, на пять порядков с ~ 10 МГц до сотни Гц [2][3][4]. Главная особенность схемы самозахвата частоты, использованной в настоящей работе, заключается в том, что она собрана из стандартных волоконных компонентов на основе волокна с сохранением поляризации (polarization-maintaining, PM).…”