光电负反馈下1550nm垂直腔表面发射激光器的动力学特性

基于激光输出的时间序列、功率谱以及相图,对1 550 nm垂直腔表面发射激光器(1 550 nmVCSELs)在光电负反馈作用下的动力学特性进行了研究.结果表明:固定偏置电流,在不同反馈强度下,光电负反馈1 550 nm VCSEL可呈现规则脉冲态、准周期态、混沌脉冲态等非线性动力学态;固定反馈强度,偏置电流取不同值时.1 550 nm-VCSEL也可呈现脉冲态、准周期态、混沌脉冲态等不同的非线性动力学状态.给出了1 550 nm VCSEL非线性动力学状态在偏置电流和反馈强度构成的参量空间分布.分析了激光器的动态演化路径,结果表明:在较小偏置电流和弱光电反馈下,激光器主要工作在稳态:随着偏置电流增加,激光器输出的动力学态通常随反馈强度的增加以规则脉冲态-准周期态-规则脉冲态的方式循环演化到混沌脉冲态;当偏置电流增加到一定值后,激光器输出的动力学态随反馈强度的增加主要以规则脉冲态准周期态混沌脉冲态的方式循环演化.

基于椭圆偏振光注入垂直腔表面发射激光器的正交偏振模式单周期振荡产生两路光子微波

提出了基于椭圆偏振光注入下垂直腔表面发射激光器(VCSEL)输出的正交偏振模式单周期(P1)振荡来同时获取两路光子微波的实现方案,并进行了相关仿真研究.结果表明:在合适的参数条件下,一个自由运行的VCSEL(定义为主VCSEL,M-VCSEL)可输出椭圆偏振光,其X偏振分量和Y偏振分量具有相同的激射频率;将M-VCSEL输出的椭圆偏振光注入到另外一个VCSEL(定义为副VCSEL,S-VCSEL),在给定主副VCSEL间频率失谐的条件下,通过选择合适的注入强度可使S-VCSEL中两个偏振分量均呈现单周期(P1)振荡,从而可获得两正交的光子微波信号;随着注入强度的增加,光子微波的频率以及功率均呈现增加的趋势;结合微波频率、功率以及输出光谱中第一边带和第二边带的幅度差在由注入强度和频率失谐所构成参数空间下的分布图,可确定获取高品质微波信号的优化注入参数范围.

基于平行偏振光注入的1550nm波段垂直腔表面发射激光器获取窄线宽光子微波的理论和实验研究

提出一种基于1550 nm垂直腔表面发射激光器(1550 nm-VCSEL)获取高质量微波信号的全光方案.在该方案中,采用波长位于VCSEL中被抑制模式的中心波长附近、振动方向与VCSEL中主导模式相同的偏振光注入(即平行注入)1550 nm-VCSEL获取高频微波,并借助双光反馈对该高频微波的线宽进行窄化.一方面,基于VCSEL的自旋反转模型,从理论上分析了采用该方案产生微波信号的可行性;另一方面,通过构建相应的实验系统,对该方案产生的微波的特性进行初步实验研究.实验结果表明:在合适的注入条件下,1550 nm-VCSEL能够产生30 GHz左右的微波信号,但该信号的线宽较宽(百兆水平);引入双光反馈后,微波线宽可被压窄两个数量级以上,得到了线宽低于1 MHz、信噪比大于40 d B的微波信号.

垂直腔表面发射激光器及阵列发展水平与应用市场

垂直腔表面发射激光器（VCSEL）是光通信中革命性光发射器件，其优异性能受到广泛关注，已成为研究开发的热点。VCSEL及阵列已有很大发展，并获得较广泛的应用。VCSEL及阵列作为一种很有发展前景的新型量子阱激光器，将有强大的生命力和更为广阔的应用市场。

垂直腔表面发射激光器的研究

垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是一种应用于光纤通信系统的低成本、高性能的特定波长光源,它具有测试简单、易耦合以及易形成阵列等独特优势,已在光并行互连及高密度光存贮等领域得到大规模应用。文章介绍了VCSEL的结构和当前的制造工艺水平,阐述了各波段VCSEL的发展和应用现状,探讨了VCSEL在不同领域中的应用范围并指出了VCSEL的发展前景。

外部光注入的光泵浦自旋垂直腔表面发射激光器中的两个混沌偏振分量对两个复杂形状目标中的多区域精确测距

基于外部光注入的光泵浦自旋垂直腔表面发射激光器(vertical cavity surface-emitting laser,VCSEL)的两个混沌偏振分量,提出了对两个复杂形状目标中的多区域精确测距方案.这里,两个混沌偏振探测波具有飞秒量级快速动态并且被双极性sinc波形调制,使它们具有时空不相关特性.利用这些特性,通过计算多束延时反馈混沌偏振探测波形和与之相对应的参考波形的相关性,实现了对两个复杂形状目标多区域位置矢量精确测量.研究结果表明,对多区域小目标的测距具有非常低的相对误差(低于0.94%).当光电探测器的带宽足够大时,其测距的分辨率达到0.4 mm,并具有很强的抗噪声能力.本文的研究结果在复杂形状目标的精确测距方面具有潜在应用.

在室温下工作的中红外垂直腔表面发射激光器

在室温下以脉冲模式发射中红外辐射的光抽运垂直腔表面发射激光器,对于化学分析和大气污染监测可能具有深远的意义.

长波发光垂直腔表面发射激光器及其制备方法

目前,常规的边缘发射半导体激光器由于工作效率高和调制能力强,在光通信中发挥了重要的作用。然而,边缘发射半导体激光器具有一些缺点或问题,这使得它们难以在许多应用中使用。 长波(1.32μm～1.55μm)垂直腔表面发射激光器由于在1.32μm处具有最小的纤维色散和在1.55μm处具有最小的纤维损失。

基于光反馈的单向耦合注入垂直腔表面发射激光器的矢量混沌同步特性研究

基于自旋反向模型(SFM),数值研究了基于光反馈的单向耦合注入垂直腔表面发射激光器的矢量混沌同步特性,研究结果表明:当外部光反馈时间等于光从发射系统到接收系统传输时间时,^x偏振模和^y偏振模都能接收最好的完全混沌同步质量.若外部光反馈时间不等于传输时间且注入电流接近阈值电流时,占主导的^y偏振模能暂时实现较好的完全混沌同步质量.相比较而言,占主导地位的^x偏振模至始至终获得很差的同步质量,另外,当系统输出为混合偏振模时,混合偏振模中的每一个线性偏振模获得很差完全同步质量.然而,当注入电流远大于阈值电流时,系统输出仅为^y偏振模,这时^y偏振模能稳定地实现最好的完全混沌同步质量.最后,当接收激光器受到线性偏振模的强注入时,每一个注入线性偏振模能与接收激光器输出的对应的线性偏振模实现很好的注入锁定同步.然而,每一个占主导的线性偏振模比另一被抑制的线性偏振模获得更差注入锁定同步质量、如果有相等的能量的两个线性偏振模同时存在,这两个线性偏振模获得差不多一致的注入锁定混同步质量,换句话说,能量较少的线性偏振能获得较高的注入锁定同步质量.

光电负反馈下单向耦合注入垂直腔表面发射激光器的混沌同步特性研究

基于自旋反转模型(SFM),对光电负反馈下单向耦合注入垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的混沌同步特性进行了数值仿真和理论分析.研究结果表明:随着反馈强度的增加,激光器输出功率呈现两个不同的混沌区域.在单一偏振模区域,能实现很好的同步性,但接近两模共存时,同步质量急剧下降;在两模共存区域,偏振模的连续性差,同步质量不理想.两模共存时的同步质量比单一偏振模差的这一特性,与已报道的基于光反馈的情景相反.产生这一特殊现象的原因是光电负反馈诱发了偏振模竞争效应.此外,还发现内部参数的变化对两个混沌区域的选取有较大影响.

各向异性光反馈注入的垂直表面发射激光器的矢量偏振模转换机理

数值研究了各向异性光反馈注入的垂直表面发射激光器(VCSEL)的矢量偏振模转换机理,研究结果表明,首先,当注入电流接近阈值电流时,由VCSEL的外部参数和偏振器控制的光反馈注入量中各偏振模的能量决定VCSEL输出的偏振态.其次,由偏振器控制的各向异性光反馈注入引起的VCSEL输出偏振态呈周期性变化.另外,当由偏振器控制的反馈注入量中的^x偏振和^y偏振模能量相当时,^x偏振模和y^偏振模之间竞争激烈,而激光器外部微小的扰动都会打破这两种偏振模竞争平衡,从而使激光器输出偏振态对外部参数变化非常敏感.最后,当注入电流远大于阈值电流时,^y偏振模增益获得足够大,这时VCSEL输出为稳定的y^偏振,即VCSEL的输出偏振态与其他参数无关.

时变电流注入下光电负反馈垂直腔表面发射激光器的偏振双稳特性

基于光电负反馈垂直腔表面发射激光器(VCSELs)的理论模型,数值研究了时变电流注入下反馈率大小和注入电流扫描周期对VCSELs偏振双稳特性的影响.研究结果表明:增大反馈率将使双稳区域向更大电流方向移动,同时双稳区宽度增加;增大注入电流扫描周期将使双稳区宽度减小.因此,通过调整光电负反馈的大小以及注入电流的扫描周期,可实现对VCSELs偏振双稳特性的控制.

光电负反馈下垂直腔表面发射激光器偏振开关特性研究

基于扩展的自旋反转模型,对光电负反馈下垂直腔表面发射激光器的偏振开关特性进行了数值仿真和理论分析.研究结果表明:对于不同的自旋反转率,反馈强度和延迟时间对激光器偏振开关特性产生较大影响.在慢自旋反转率下运行时,随着反馈强度的增加,开关点电流呈线性增加,导致X偏振模被压缩,这与报道的基于各向同性光反馈的情景相反,产生这一现象的原因是由于光电负反馈提高了X偏振模的阈值;延迟时间对开关点电流的影响随反馈强度的变化而不同.在快自旋反转率下运行时,反馈强度对开关点电流的影响与慢自旋反转率时的情形不同,开关点电流经历先增加后减小的过程,开关点电流受反馈强度的影响更加敏感;而延迟时间的影响规律和慢自旋反转率时相似.此外,还发现自发辐射噪声对激光器偏振开关特性有较大影响.

基于垂直腔表面发射激光器的大频差光学锁相技术

随着电子学技术的蓬勃发展，微波频率综合技术已成为，一种通用技术，人们只要将微波频率综合器的输入端接上一个高精度的原子钟（如铯原子钟）就可以得到0～40GHz范围内的任意频率输出，其极限精度可达微赫兹量级.但是在光学频率波段（10^14Hz），要实现光学频率综合（即将一个高精度的光学基准频率任意精密地传递到另一个光学频率）是世界级的难题。

电光调制对外部光注入垂直腔表面发射激光器的偏振转换及其非线性动力学行为的操控性研究

针对主和副垂直腔表面发射激光器构成的外部注入激光器系统的偏振转换及其非线性动力学行为,利用周期性极化铌酸锂晶体中准相位匹配线性电光调制,本文提出了一种新的操控方案并且探索了其控制规律.研究结果发现,受到平行光注入或正交光注入的副激光器输出偏振度随外加电场成周期性振荡变化,其振荡波峰轨迹包络曲线为正弦曲线,而振荡波谷轨迹包络曲线为余弦曲线;选取一定的主激光器偏置电流,通过对来自主激光器的光进行电光调制,受到两种方式注入的副激光器可以输出任意偏振模,并且其非线性动力行为经历不同的演变.另外,副激光器的偏振度仅依赖于外加电场,与副激光器的偏置电流无关.

利用垂直腔表面发射激光器注入锁定实现上变频

提出了一种基于垂直腔表面发射激光器（VCSEL）的无本振光子微波上变频方案。该方案将相对低速的伪随机基带信号注入VCSEL中，利用注入信号的高次谐波注人锁定VCSEL。被锁定激光器波长与原注人光信号在谐振腔中相干差拍，产生上变频调幅微波信号。实验中利用2．5Gb／s非归零码强度调制信号注入锁定VCSEL，无需本振，实现了载波频率为14．3GHz的光子微波上变频，10kHz偏移处载波相位噪声达-81dBc／Hz。通过调节注入光信号的波长和功率，进一步实现载波频率在7．5～23GHz之间的调谐，验证了该方案的可行性，并对系统性能进行了误码分析，系统代价为1．4dB。结果证明该方案无需微波本振，仅需采用价格低廉的VCSEL即可实现光子微波上变频，从而为无线一光混合接入网中光子微波信号产生技术提供了一种低成本的解决思路。

光电反馈1550nm垂直腔表面发射激光器偏振双稳特性

研究了光电反馈对1550 nm垂直腔表面发射激光器(1550 nm-VCSEL)中偏置电流沿不同路径连续变化而导致的偏振双稳特性的影响。研究结果表明:自由运行1550 nm-VCSEL的偏置电流在逐渐增加的过程中会产生Ⅰ类偏振开关(PS),而在电流逐渐减小的过程中会产生Ⅱ类PS,Ⅰ类PS和Ⅱ类PS的开关点电流具有不同的值,即自由运行1550 nm-VCSEL呈现出偏振双稳(PB)特性;引入光电正反馈后,Ⅰ类PS和Ⅱ类PS的开关点电流在不同的反馈强度下会有所改变,双稳环宽度随反馈强度的增加呈现逐渐减小的趋势;引入光电负反馈后,Ⅰ类PS和Ⅱ类PS的开关点电流随着反馈强度的增加变化比较复杂,双稳环宽度总体呈现下降的趋势,但下降过程中伴随着较大波动。

互注入垂直腔表面发射激光器的多次偏振转换特性研究

基于垂直腔表面发射激光器(VCSELs)的自旋反转模型,研究了互注入VCSELs系统中参数连续变化所引起的多次偏振转换(PS)特性.研究结果表明:连续改变互注入强度ξ、两个互注入VCSELs中一个激光器的激射频率以及同时连续改变两个激光器的激射频率,均可产生多次的PS.详细分析了上述三种参数连续变化所引起的多次PS的特性,并讨论了耦合延时时间对多次PS特性的影响.