非异常区TM偏振波宽波段特性在激光器调谐光栅设计中的应用

通过刻划工艺控制光栅槽形零级面宽度,使-1级和0级衍射效率同时达到期望值是激光器调谐光栅研制中的技术难题。基于光栅电磁场理论,利用光栅非异常区入射波长与光栅周期之比λ/d≈1.414附近较宽波段范围内TM偏振波的衍射效率变化梯度小,而且同一波长的衍射效率随闪耀角增大呈单调递增或随槽顶角增大呈单调递减趋势的特性,给出了-1级振荡0级输出激光器调谐光栅的全三角槽形模型及设计方法。该方法用常规三角槽形光栅即可实现任意比值的-1级与0级衍射能量分布,避免了以往通过控制类梯形槽形零级面宽度来制作此类光栅的工艺不确定性,降低了制作难度。应用该模型设计并制作了-1级衍射效率为65%的0级输出激光器调谐光栅,其在10.6μm处的衍射效率误差为0.6%。该方法还适用于-1级振荡-1级输出激光器调谐光栅的设计,实现了两类激光器谐振光栅在设计方法以及制作工艺上的统一。

1.31μm InGaAsP/InGaAlAs TM偏振高速激光器的优化设计

报道了一种以InGaAsP(阱)/InGaAlAs(垒)量子阱为有源区的1.31μmTM偏振高速激光器。以1%张应变的In_(0.49)Ga_(0.51)As_(0.79)P_(0.21)作为阱层,0.5%压应变的InGaAlAs作为垒层,计算了由不同势垒带隙(1.309、1.232、1.177、1.136、1.040 eV)构成的五种多量子阱的发光特性,和由其构成的激光器的器件特性。数值模拟分析表明,采用适度小的势垒带隙,既能将载流子有效限制在有源区,又可以得到载流子在量子阱间的均匀分布,从而改善量子阱的发光特性和激光器的性能参数。该仿真对研制低阈值电流、高特征温度和大调制带宽的InGaAsP/InGaAlAs应变补偿量子阱激光器具有指导意义。