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。

垂直腔表面发射半导体激光器的PSPICE模型

建立了一个垂直腔表面发射半导体激光器(VCSEL)的等效电路模型,该模型以半导体激光器的速率方程为基础,将速率方程表征为由线性电路元件组成的等效电路模型。并通过通用电路模型分析软件(如PSPICE)对与其相关的简单电子电路进行分析和计算,验证了该模型的适用性与准确性。

表面光栅垂直腔面发射激光器偏振特性研究

研究了表面光栅结构对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振控制作用。引入表面光栅后,对不同刻蚀深度下的偏振相关的镜面损耗进行了仿真,结果表明表面光栅刻蚀深度在44~130 nm范围内均可实现稳定偏振,具有较大的工艺容差。表面光栅VCSEL在基横模工作状态下偏振抑制比(Orthogonal Polarization Suppression Ratio, OPSR)超过20 dB,偏振光谱峰间偏振抑制比达到40 dB,且在多横模状态也实现了有效的偏振控制。为了进一步验证光栅对偏振控制的效果,制作了方向互相垂直的两种表面光栅,具有这两种方向光栅的VCSEL的OPSR均达20 dB以上。测试分析表明表面光栅是VCSEL实现稳定偏振的一种有效手段。

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。

高功率单高阶模倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器（英文）

提出并研究了一种带有环形出光孔的倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器.该器件最突出的结构特点在于,支持稳定的单高阶横向模式激射.在输入电流为六倍阈值电流时,输出功率高达9.8 m W,边模抑制比将近30 d B.在外界为360 K高温时,输出功率仍可达4 m W.且其远场表现出的高斯光束发散角较小.

面向系统仿真的垂直腔表面发射半导体激光器模型

建立了一个基于速率方程,考虑了热效应、空间烧孔效应的垂直腔表面发射半导体激光器的模型,并根据其物理和几何特性,通过正交变换简化了速率方程的计算,从而得到一个新的高效的面向系统连接的仿真模型,并将此模型用于激光器和光纤之间的耦合。实验结果表明,此模型可以广泛地应用于面向系统连接的光学仿真。

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.

垂直腔表面发射式激光器阵列与带状光纤阵列的耦合技术

本文对垂直腔表面发射式激光器阵列与带状光纤阵列的耦合技术,做了系统地介绍,并对各个技术的优缺点,及未来的发展方向做了说明。

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.

光泵浦垂直外腔面发射激光器斜率效率的分析

研究了光泵浦垂直外腔面发射激光器(OPS-VECSEL)的湿法腐蚀工艺,采用快速腐蚀和精细选择腐蚀相结合的腐蚀方法,使得衬底能被干净地腐蚀掉,并精确停留在阻挡层,得到高平整度的外延片表面,提高了泵浦效率,降低了散射损耗。从理论上分析了外延片表面粗糙度与OPS-VECSEL斜率效率的关系,得出如果在外延片上镀一层λ/4单介质增透膜,能进一步提高VECSEL的斜率效率。

808nm网状电极高功率垂直腔面发射激光器

为改善高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)电流注入均匀性,提高光束输出质量和器件的输出功率,设计并研制出808nm高功率网状电极VCSEL。将VCSEL P面的注入电极由传统的环形结构改为网状结构并且热沉位于N面电极。实验制备了出光孔径同为500μm的传统环形电极和网状电极两种高功率VCSEL,并对器件的性能进行了对比测试。测试结果表明,网状电极结构高功率VCSEL相对传统环形电极结构高功率VCSEL器件具有良好的光电特性,室温下新结构高功率VCSEL的阈值电流为430mA,斜率效率为0.44mW/mA,电光转换效率可达21.7%,最大输出功率可达420mW,是传统结构高功率VCSEL输出功率的2.27倍。

GaN基垂直腔面发射蓝光激光器的结构设计与研究

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)不同于其他普通光源,它具有较小的圆心光斑输出,单颗器件尺寸仅在立方微米级别,还可以利用半导体工艺进行大规模的生产,所以其价格十分低廉、激发的电流低、且易于集成大面积阵列。其广泛应用于激光通信、激光存储、激光打印等领域。目前,GaAs基的VCSEL器件在国内的研究已经比较成熟,且已产业化,而GaN基的VCSEL器件的研究尚未成熟。GaN基VCSEL器件制备当前面临的难题是三个中心波长的对准问题,即分布式布拉格反射镜(DBR)构成的谐振腔决定的谐振波长,腔的光学长度决定的谐振波长,有源区的发光波长的一致性问题。