光子晶体微腔半导体激光器的研究进展

概述了光子晶体微腔半导体激光器的研究进展 ,从物理机理、数值模拟、以及工艺实现方法等方面作了详细的叙述 ,并对其在光子集成中的应用前景进行了展望。

混沌微腔激光器的研究进展(特邀)

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免光反馈引入的弱周期性。基于微腔内模式相互作用产生的自发混沌半导体微腔激光器,无需外部扰动,具有体积小、工艺简单、混沌带宽大、混沌态工作条件宽和无反馈弱周期性等优点,有望在具体应用中进一步发挥作用。针对近年来基于微腔的混沌激光器研究情况,本文进行了分类介绍,包括自发混沌微腔激光器、光反馈混沌微腔激光器和集成互注入激光器,总结了自发混沌微腔激光器的当前应用,对自发混沌微腔激光器的未来发展做了展望。

非辐射复合对微腔半导体激光器光子寿命调制特性的影响

本文考虑非辐射复合，采用小信号近似方法分析了微腔半导体激光器电子寿命调制。数值模拟结果表明：非辐射复合对微胶半导体激光器光子寿命的调制带宽有一定影响，它可以使特定注入电流下的共振峰消除，但由于耗散导致强度响应减弱。

微腔半导体激光器的两种新调制方法

本文提出微腔半导体激光器的两种新调制方法：自发发射寿命调制和光子寿命调制．小信号近似分析的数值模拟结果表明。

半导体激光器的微腔结构调制及其脉码在光纤中的传输

采用腔量子电动力学 (QED)方法 ,定量讨论了平面结构微腔半导体激光器的自发发射特征物理量随腔结构的变化规律 .在微腔半导体激光器自发发射因子调制、自发发射寿命调制以及一些实验依据的基础上 ,提出了微腔结构调制方法 .数值模拟了其脉码在光纤中的传输图形 .结果表明 。

光子晶体调制半导体激光器侧模

为了实现半导体激光器的单侧模稳定工作,提出了一种在激光器的脊条两侧引入光子晶体结构滤除半导体激光器高阶侧模的方法。通过调整激光器上表面的刻蚀深度、光子晶体区域的条宽和间隔来改变激光器内部的模场分布,同时结合选择性的载流子注入来增强基模的激射优势,进而减少侧模的数量。实验上制作了主脊条宽度为6μm,光子晶体周期5μm,波长1 550 nm的半导体激光器。测试结果表明:在连续工作的情况下,电流300 mA的时候,高阶侧模受到抑制,水平发散角变为10.2°,证实了光子晶体结构调制激光器侧模的可行性。

半导体微腔激光器瞬态响应及调制特性分析

针对半导体微腔激光器的结构特点 ,考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应 ,采用传统速率方程的表示形式 ,建立了微腔激光器的速率方程 ,着重讨论了微腔激光器的瞬态响应及调制特性 ,给出了其动态特性的仿真结果 ,分析了自发辐射因子、注入电流和腔长对微腔激光器的激射阈值、延迟时间、驰豫振荡频率和光输出等参量的影响 。

语音信号调制的微腔半导体激光器的抗噪音性能

假定微腔半导体激光器输入调制信号为实际语音信号 ,伴随语音信号的噪音为加性白噪音 ,在小信号近似下 ,得到了电流调制和自发发射寿命调制下激光器的传递函数 ;在大信噪比的前提下 ,对激光器进行了频域分析 ,得到了不同参量下的信噪比增益 .数值模拟结果表明 ,在偏置电流的变化范围内 ,存在极低信噪比增益区 ,大自发发射因子、小自发发射寿命有利于使该区变窄 ;语音信号的通带范围和功率谱密度分布特征参量的适当选取 。

使用外腔半导体激光器对远距离微小振动的干涉测量

采用中心波长为942.4nm,线宽大于3.6nm的半导体激光器,使用Littrow型自准直光栅外腔结构,得到功率恒定、模式单一稳定、线宽优于1.2MHz(Δλ<3.5×10-6nm)的激光输出;使用正弦光频调制方式完成了对远距离的微小振动(纳米量级)的测量,对振动的辐值和频率都具备良好的探测效果。

微腔半导体激光器的结模型

本文提出微腔半导体激光器的站模型，并分析讨论了自发发射因子β＝１的微腔半导体激光器的一些稳态和瞬态特性．

半导体微腔激光器瞬态特性的分析

建立了反映半导体微腔激光器特性的模型。借助计算机手段 ,运用 Matlab软件直接给出了半导体微腔激光器瞬态响应的仿真结果及载流子密度和光子密度的相图。分析了自发辐射因子、注入电流和腔长对微腔激光器的激射阈值、延迟时间、驰豫振荡频率和光输出等参量的影响。该模型及有关结论为半导体微腔激光器的工艺制作 ,改善的高频调制特性和优化器件结构提供了理论依据。

半导体微腔激光器中的自发辐射耦合增强效应

针对半导体微腔激光器的结构特点 ,以及腔量子电动力学中自发辐射增强效应 ,采用光增益与载流子密度的对数关系 ,引入增益饱和项和非辐射复合项的贡献 ,指出即便是对于理想的封闭微腔 ,由于非辐射衰减速率的影响 ,光输出并不随泵浦线性变化。结合频谱和相图分析 ,给出了自发辐射耦合因子与微腔激光器的激射阈值、开关延迟时间、弛豫振荡频率和光输出等参量关系的仿真结果 ,这对于微腔激光器的理论研究和优化器件结构有所裨益。

外腔半导体激光器在微振动测量中的应用

基于外腔半导体激光器(ECSL)良好的相干特性,采用Littrow自准直外腔方式进行了实验,得到了良好的线宽和稳定的功率,验证了外腔半导体激光器运用于纳米级光学测量和微振动测量的可行性;提出了解决外界扰动的反馈光路方案,能够有效滤除环境振动和噪声干扰,提高了振动测量系统在现实环境中的适应能力.

非辐射复合对微腔半导体激光器自发发射寿命调制特性的影响

考虑非辐射复合,采用小信号近似方法分析了微腔半导体激光器的自发发射寿命调制。数值模拟结果表明 ,非辐射复合对微腔半导体激光器自发发射寿命调制的调制带宽有一定影响,它可使特定注入电流下的共振峰消除。

具有氧化孔径层的方柱形微腔半导体激光器理论模型

对于具有大折射率衬比的氧化孔径层的方柱形垂直腔面发射微腔半导体激光器 ,基于Maxwell方程组的矢量解 ,推导了用于计算激光器阈值增益的理论模型 。

半导体激光器微腔结构调制的脉码在光纤中的传输

对于平面结构微腔半导体激光器的微腔结构调制,数值模拟了其输出二进制脉码在光纤中的传输眼图,给出了双态对应的微腔结构参数与脉码在线性光纤中无误码传输最大距离的数值对应关系。

有源区体积对微腔半导体激光器电流调制带宽的影响

主要讨论了微腔半导体激光器电流调制带宽随有源区体积的变化规律 .数值模拟结果表明 :当自发发射因子较大时 ,对于不同的有源区体积 ,电流调制带宽显著不同 .同等参数下 ,适当选择有源区体积 ,可使电流调制带宽提高 2～

半导体微腔激光器

文章简要叙述了微腔激光器的基本工作原理。采用先进的ＬＰＥ及反应离子刻蚀等微细加工技术制作了盘型－ 图钉式微腔结构，测得其有源区的光荧光谱的半宽度为０ ．０３２ ｅＶ，波长为８１５ ．３３ ｎｍ 。

微腔半导体激光器泵浦的光孤子源研究

从微腔半导体激光器考虑相位变化的速率方程和光纤非线性薛定谔方程出发,数值模拟了交变电流注入下微腔半导体激光器内腔和光纤外腔中的光振荡过程,研究了光孤子形成的可能性。结果表明,合理选择自发发射因子、有源区体积、相位振幅耦合参数、附加相位参量等内外腔参数,可以实现稳定的孤子脉冲输出。