光纤光栅外腔激光器光学薄膜的研制

腔面光学薄膜是光纤光栅外腔激光器(ECL)的关键结构,平面波方法(PWM)被广泛应用于腔面光学薄膜的设计,然而该设计在ECL中的实际应用效果往往并不理想。本文在使用PWM方法时通过时域有限差分法分析其中的原因,并考虑腔面尺寸和结构影响。仿真结果显示,PWM设计存在反射率差和反射曲线偏移等问题,实际的反射特性显著偏离设计值。因此本文重点优化了薄膜设计,并采用磁控溅射工艺镀膜。测量结果显示,优化后增透膜的反射率降低了30%,高反膜反射率增至96%以上,所制备的ECL的光纤输出功率超过650 mW。本文研究结果为ECL和其他半导体光电子器件的腔面光学薄膜研制提供了参考。

1.55μm AlGaInAs/InP小发散角量子阱激光器的仿真和制备（英文）

理论仿真和实验制备了AlGaInAs/InP材料1.55 μm小发散角量子阱激光器.为了扩展近场光场并减小内损耗,将一个非对称模式扩展层插入到外延结构的下盖层当中.仿真结果表明,该模式扩展层除了少量增加激光器阈值电流以外,在不影响激光器其它性能的情况下能显著减小激光器的垂直远场发散角.实验结果与理论仿真高度吻合.成功制备出脊宽4 μm,腔长1 000 μm的脊波导小发散角激光器.在端面未镀膜的情况下,该激光器阈值电流为56 mA,输出功率为17.38 mw@120 mA,斜率效率可以达到0.272 W/A.实验测得垂直远场发散角为29.6°,相比较传统激光器减小了约35.3%.

低纹波超辐射发光二极管的增透膜研制

纹波系数是超辐射发光二极管(SLD)的关键指标,增透薄膜被用于降低纹波系数。基于平面波方法的增透膜设计得到广泛应用,然而倾斜腔面SLD中增透膜的性能普遍不佳,使用时域有限差分方法进行分析,发现存在反射曲线偏离和反射率高等问题。优化了增透膜设计,优化后1°~10°腔面倾角内的反射率降低,降幅最高达82%,其中双层增透膜反射率低于0.05%。采用反应磁控溅射工艺镀膜,并验证了优化设计效果。经过增透膜优化,光谱纹波得到有效抑制,SLD管芯纹波系数和调制系数分别仅为0.019 dB和2.30×10^(-3),降幅超过50%,在100 mA的驱动电流下仍保持10 mW的光功率。所研制的增透膜能够有效减小腔面反射率,利用该增透膜制备了低纹波SLD。研究结果为SLD及其他半导体光电子器件的光学薄膜研制提供了参考。