基于布拉格反射镜的单模太赫兹量子级联激光器

常规的分布式布拉格反射(DBR)半导体激光器中,增益区域所对应的自由谱间距应大于DBR高反射率带宽的1/2,以获得稳定的单模激射。该条件限制了DBR激光器的阈值和功率特性。文章首次提出并实现了基于DBR选模的太赫兹量子级联激光器(THz-QCL),并突破了上述限制。作者所实现的THz-QCL采用脊波导结构,利用解理腔面和DBR反射镜构成谐振腔,利用有源区增益谱较窄的特点,通过调整DBR反射率谱使增益谱与DBR高反射带在频域中部分重叠,从而获得了单模激射的THz-QCL。该方案使得DBR高反射带显著宽于自由谱间距,即显著提高了激光器中增益区域的长度,从而降低阈值并提高功率特性。实验上,作者研制出增益区域长达3.6 mm的DBR激光器,单模激射的频率为2.7 THz,边模抑制比达到25 dB,该激光器的阈值和温度特性与相同材料制备的法布里-泊罗腔多模激光器相当。文章中的工作为实现高性能单模太赫兹量子级联激光器提供了新的研究思路。

基于DBR的窄线宽光纤激光器研究进展

分布式布拉格反射镜(DBR)线性腔结构因其腔长较短、结构简单,具有工作稳定、不易跳模、抗干扰能力强和易于实现全光纤化的优点。因此,DBR单频光纤激光器是目前实现单频激光输出的主要选择。本文首先回顾了DBR窄线宽光纤激光器自诞生以来发展的历程,介绍了在实际应用需求的牵引下催生出的新技术和新思路。然后,归纳了近年来DBR窄线宽光纤激光器的国内外研究进展。最后,讨论了当前面临的问题与挑战,并对未来发展趋势进行了展望。

InGaAsP/InP宽调谐有源Bragg反射集成半导体激光器

目前,由InGaAsP/InP双异质结构成的工作在1.3或1.55μm的半导体激光器由于适用于光纤通信系统,其可调单模激光器受到了人们日益的重视。因为不少实际应用场合都需要波长的调谐。一般,除了依靠器件的工作温度来达到少量的调节外、半导体激光器本身是不能调谐的。用带有可调光栅反射器的外腔结构,可以实现20-60nm的调谐范围,它只受到了激射材料增益光谱的限制。不用外部光学元件的单片集成激光器,调谐可以用多段式的分布反馈(DFB)

DBR单纵模光纤激光器波长温度调谐

报道了采用DBR方式,利用8 mm的高浓度掺Yb3+单模光纤,实现了波长为1064 nm的单纵模调谐激光稳定输出的实验结果。该DBR谐振腔有效腔长为16 mm,输出最大功率为7.4 mW,通过半导体制冷器温控改变谐振腔的温度,实现了0.824 nm的单纵模无跳模调谐。采用光纤外差法,并利用低损耗环形器和光纤反射镜倍增延迟线长度提升测量精度的方式,测量得到激光最大线宽为4.4 kHz。单纵模激光的弛豫震荡峰位于900 kHz处,其相对强度噪声为-110 dB/Hz,当频率大于1.5 MHz时相对强度噪声为-145 dB/Hz。

分布反馈光纤激光器阵列中外腔反馈特性研究

以半导体激光器中的复合腔模型和实测的分布反馈光纤激光器的外腔端面反射率为基础,对不同反射率条件下分布反馈光纤激光器的输出功率进行了仿真,同时搭建了二基元分布反馈光纤激光器阵列实验平台,对仿真结果进行了验证.仿真与实验结果表明:外腔反馈光重新注入分布反馈光纤激光器会增加激光器的输出功率,降低了阵列的输出功率平坦性.并且外腔端面反射率越大,这种平坦性降低的效果越明显.在构建分布反馈光纤激光器阵列时,应考虑外腔反馈对阵列输出功率平坦性造成的影响,尽量选择外腔端面反射率较小的激光器进行组阵.

GaSb基垂直腔面发射激光器P面反射镜优化设计

针对当前2. 0μm GaSb基垂直腔面发射激光器发展中由于传统的P面分布布拉格反射镜(P-DBRs)带来的高电阻和严重光吸收这一瓶颈问题,采用严格耦合波方法仿真设计了含高对比度亚波长光栅(HCG)的P面反射镜.实验结果表明,这种制备工艺简单的反射镜在2. 0μm中心波长附近,TM波入射时反射率超过99. 5%的高反射带宽为278 nm,反射率99. 9%以上的高反射带宽达到148 nm,完全能够满足VCSEL对谐振腔镜的要求,且能有效避免因异质外延等造成反射镜衍射特性劣化等问题.

分布反馈量子级联激光器光栅反馈特性

为探究Bragg光栅结构对TM模反馈特性的影响,利用有限时域差分法对具有TM模的分布反馈(DFB)量子级联激光器Bragg光栅结构进行仿真研究。重点分析了侧向耦合光栅的光学特性以及光栅侧壁倾角对光栅反射谱、损耗的影响及原因,并探究了光栅刻蚀深度及占空比与TM模的耦合系数、损耗的关系。结果表明有效折射率是影响Bragg波长的主要因素,而光限制因子是不同周期的侧向耦合光栅结构耦合系数产生巨大差别的原因,当光栅侧壁倾角90°时镜面损耗最小。光栅周期、占空比、刻蚀深度与耦合系数的关系表明:这些参数不仅影响光栅的相对介电常数,也会对光限制因子产生作用,从而影响耦合系数的大小;耦合系数与刻蚀深度具有正比关系,大周期光栅耦合系数随占空比的变化率较小。对光栅光反馈特性的理论研究有利于提升对DFB量子级联激光器的认识,促进激光器性能的提升和发展。

用于垂直腔面发射激光器的超薄光子晶体反射镜

提出了一种光子晶体反射镜作为垂直腔面发射激光器的P面反射镜,并分析了其反射特性。为了设计在850 nm波段具有高反射率和宽带宽的光子晶体反射镜,采用三维时域有限差分法对光子晶体反射镜的结构参数进行计算优化。结果表明,当二维光子晶体结构的气孔半径为84 nm,周期为212 nm,高度为90 nm时,对应TE光学模式的高反射率(R≥99.5%)带宽为106 nm,与中心波长之比为12.5%;同时对于TM光学模式的反射率低于80%,具有较宽的偏振选择性。并且光子晶体反射镜薄,串联电阻小,没有氧化物引入的电阻和应力问题。因此,提出的新型光子晶体反射镜可替代传统垂直腔面发射激光器的P型分布布拉格反射镜,提供高反射率和宽带宽,并提高器件的光电性能。

用于光通信系统的可调谐半导体激光器

光通信的发展需要宽带可调谐的光源。文章概述了用于光通信系统中的可调谐半导体激光器的研究进展。

利用传输矩阵法分析取样光栅DBR半导体激光器

取样光栅DBR(SGDBR)激光器是目前光通讯中最有应用前景的可调谐激光器之一。利用传输矩阵法模拟了取样光栅DBR半导体激光器的光谱特性。计算中,把取样光栅DBR半导体激光器的增益区、位相区和取样光栅DBR看成基本单元。而每一个基本单元都可以看作一个普通的双端口器件。其传输特性用一个2×2复矩阵表示。在阈值以下,对于有源区和取样光栅DBR的不同注入电流,发射光谱显示不同的输出特征。当有源区的注入电流为9.5 mA时,主模开始在1.553μm附近形成。当取样光栅DBR有注入电流时,主模形成的位置发生了变化,表现出可调谐的性质。同时,明显出现主模的有源区的注入电流发生变化。这种方法也反映了激光器的阈值条件。阈值电流为10 mA。

光纤光栅外腔半导体激光器理论模型分析与选取

为了讨论三腔镜近似或耦合腔近似两种等效腔模型对计算光纤光栅外腔半导体激光器等效反射率等参量的近似程度,挑选出最优的理论模型,采用数值计算的方法进行模拟仿真,得到了两种模型在采用切趾光纤Bragg光栅和非切趾光纤Bragg光栅情况下的阈值增益等特性曲线。结果表明,在采用切趾光纤Bragg光栅,特别是切趾深度较大的情况下,采用三腔镜近似模型更加符合实际情况。此研究结果对分析和设计单纵模光纤光栅外腔半导体激光器具有一定的参考价值。

光抽运垂直外腔面发射激光器特性与研究进展

介绍了光抽运半导体垂直外腔面发射激光器的结构特点、设计原理及其性能优势,综合评述该领域的最新研究进展,并探讨该类型激光器的发展前景和技术发展方向。

针对100G硅光学应用的高功率1310nm分布式反馈激光器

平面光电技术（POET Technologies）公司是加拿大的光电设备设计、研发和制造商，其产品包括专门应用于数据通讯和电信市场的光源、被动波导件和光学集成电路．其全资子公司DenseLight Semiconductors是光感应应用高性能激光解决方案领域的创新提供商。针对数据通讯、测量、光时域反射、光学感应（光谱学）和生物医疗感应应用的分布式反馈解决方案扩充了公司的产品组合。光电集成是提升功能扩展和降低当前光电解决方案成本的关键。

多有源区垂直腔面发射半导体激光器的特性分析

提出了一种多有源区隧道再生应变量子阱垂直腔面半导体激光器(VCSEL)结构,其微分量子效率可以大于1,并且可以得到阈值电流小、输出功率大的器件。从理论上得到了针对这种结构的以固定输入电流及串联电阻为参数的最优化分布式布喇格反射镜(DBR)的反射率。从理论上证实了这种结构随着有源区数目的增加能大大提高输出功率,并能极大降低阈值电源密度。

扭转 DBR 光纤激光器的偏振特性研究

研究扭转ＤＢＲ光纤激光器的偏振特性，并导出ＰＭＢ频率和偏振模方向的解析公式。

垂直腔面发射激光器的结构生长及特性研究

在偏〈111〉A2°的GaAs(100)衬底上生长了Al0.9Ga0.1As/Al0.2Ga0.8As周期结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL)外延片P型DBR的周期数为24.5对,N型DBR的周期数为34.5对用光荧光(PL)谱、扫描电子显微镜(SEM)和X射线双晶衍射(XRD)方法对VCSEL的光学特性和结构特性进行了分析室温量子阱材料的PL谱峰值波长为837.0nm,半高宽达到28.9nm在X射线双晶衍射回摆曲线中,除了“0”级衍射峰外,还观察到一级和二级卫星峰“0”级双晶衍射峰的半高宽为12.56弧秒(″),衬底GaAs的衍射峰半高宽为11.79″“0”级衍射峰半高宽与衬底GaAs的衍射峰半高宽比较接近,表明晶格具有很高的完整性实验结果表明腔模波长为837.2nm。

980nm高功率垂直腔面发射激光器的理论分析

理论分析了980nm高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的器件特性与其分布布拉格反射镜(DBR)反射率的依赖关系,并计算了具有不同有源区直径的VCSEL的输出特性.分析了具有不同有源区直径的VCSEL在不同DBR反射率条件下的连续输出特性曲线,发现DBR反射率的改变会对有源区直径不同的VCSEL产生不同程度的影响.为了验证理论分析的结果,进行了器件测试实验.实验结果表明,有源区直径为500μm的VCSEL,当其N-DBR反射率分别为99.7%及99.2%时,在连续注入电流为6A时,其输出功率分别为2.01W和2.09W;而有源区直径为200μm的VCSEL,当N-DBR反射率为99.7%及99.2%时,连续注入电流为3A时,其输出功率分别为0.64W及1.12W.器件测试结果有效验证了理论分析的结论.

窄线宽光纤激光器进展

详细介绍采用光纤光栅获得窄线宽光纤激光器的各种技术,并讨论获得单模激光输出以及提高功率输出的方法。介绍了目前的最新进展,尤其是镱铒共掺磷酸盐玻璃DBR光纤激光所获得的最新数据,激光功率200mW,线宽1.75kHz。对光纤掺杂、光敏性以及光栅刻写等关键技术也进行了探讨。还重点介绍了作为应用之一的高功率激光系统前端种子源。

可调谐单频掺镱光纤DBR激光器

对分布布拉格反射(DBR)的透射特性进行了分析,制作了一个单频窄线宽掺镱光纤DBR激光器。在977 nm半导体激光器泵浦下,在1052.5 nm波长处输出功率可达4 mW,线宽小于8 MHz(受测量仪器分辨率限制)。采用弧形梁调谐光纤光栅,实现了DBR光纤激光器在单纵模工作状态下的连续调谐,调谐范围可达20.4 nm(1036.1-1056.5nm),并研究了调谐对激光器的泵浦阈值和斜率效率的影响。

光泵浦半导体垂直外腔面发射激光器的原理与应用

光泵浦半导体垂直外腔面发射激光器(OPS-VECSEL)是二极管泵浦的多量子阱增益介质半导体激光器。近年来,光泵浦垂直外腔面发射激光器作为半导体能带工程的新成果,在理论和实验方面均取得了令人触目的进展。该器件具有较高的输出功率、卓越的光束质量和紧凑的结构。薄片式的激活介质避免了棒状介质的热透镜效应,周期性共振增益(PRG)结构提高了多量子阱内的受激辐射截面,分布布拉格反射器(DBR)减少了谐振腔的损耗。相对于晶体棒作激活介质的固体激光器来说,这种新型激光器可以通过半导体能带工程提供更加广泛的波长选择范围。它克服了电泵浦边发射和电泵浦面发射半导体激光器的限制,可以提供近衍射极限的基模或TEM01模的圆形光斑。