N-DBR和双氧化限制层对VCSEL电、光、热特性的影响

根据增益波导垂直腔面发射激光器直接耦合的准三维理论模型,通过有限差分法对注入电流密度、载流子浓度、光场和热场分布方程求自洽解.研究了垂直腔面发射激光器的电、热和光波导特性,同时提出了一种具有双氧化限制层的增益波导垂直腔面发射激光器结构,并通过对比研究了N-型分布布喇格反射镜和双氧化限制层对增益波导垂直腔面发射激光器特性的影响·计算结果表明,如果忽略N-型分布布喇格反射镜的影响将与实际的垂直腔面发射激光器有较大偏差;双氧化限制层结构对激光器特性有较大的改善,它为增益波导垂直腔面发射激光器提供了一种降低阈值,抑制高阶横模的方法·

氧化限制型795 nm垂直腔面发射激光器

单模795 nm垂直腔面发射激光器作为铷原子钟的激光光源,一般采用氧化限制结构获得单模输出。对垂直腔面发射激光器外延结构以及氧化限制孔径进行了优化设计。基于有限元分析方法,利用光纤波导理论和热电耦合模型,对氧化孔径的光学和电学限制进行了模拟,计算分析了实现单模和良好热电特性所需的氧化孔径大小。实验制备了具有不同氧化孔径的器件,并进行了功率-电流以及光谱特性测试。当氧化孔径为1.9μm时,在3~7 mA注入电流下器件始终保持单模输出,边模抑制比大于35 dB;器件保持单模输出的最大氧化孔径为3.8μm,室温下阈值电流为1 mA,最大饱和输出功率为2 mW,斜率效率为0.3 W/A,3 mA注入电流下的出射波长为790 nm,边模抑制比大于30 dB。制备的室温下单模特性良好的790 nm垂直腔面发射激光器,为实现高温下795 nm偏振稳定单模输出提供了可能。

垂直腔面发射激光器电、光特性分析

根据增益波导垂直腔面发射激光器 (VCSELs)直接耦合的准三维理论模型 ,通过有限差分法对泊松方程、注入电流密度、载流子浓度和光场分布方程求自洽解 ,研究了垂直腔面发射激光器的电特性和光波导特性 计算结果表明 ,氧化限制层位置是影响激光器特性的主要因素之一 ,如果忽略N型DBR层的影响 。

基于矢量光场的VCSEL数值模型

提出了一种基于矢量光场的氧化层限制型 VCSEL 的数值模型 ,在综合考虑激光器中电场方程、热场方程、载流子方程的前提下 ,采用矢量方程对器件中的光场分布进行描述 ,计算表明所得结果能够更合理地反映器件实际的工作状态 .文中还进一步将上述矢量场方程与传输矩阵法和时域有限差分法相结合 ,通过计算获得器件中光场的详细信息 .