氧化限制结构940 nm垂直腔面发射激光器

为研究氧化限制结构孔径对940 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）特性的影响，制备了不同氧化孔径的940 nm VCSEL，并进行了测试分析。通过PICS3D软件对不同量子阱势垒材料的增益进行仿真计算，选取具有较高有源区材料增益的InGaAs/AlGaAs作为量子阱，并开展了增益-腔模失配设计。在设计优化的基础上，制备了6种氧化孔径的940 nm VCSEL，对其光电输出特性进行测试。结果表明：氧化孔径为4μm的VCSEL，室温下斜率效率为0.93 W/A，最大功率转换效率为40.1%；氧化孔径为7μm的VCSEL，室温下最大输出功率为12.24 mW；氧化孔径为2μm的VCSEL，室温下最大基横模功率为2.67 mW。该器件在2 mA连续驱动电流下，在10～80℃的范围内均可实现边模抑制比大于45 dB的基横模输出。     

垂直腔面发射激光器氧化孔结构对器件激射性能的影响

为实现894.6 nm低阈值、高稳定性、单模激光输出,设计了具有不同台面刻蚀结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL)器件,研究了台面直径和氧化孔结构对器件激射性能的影响。研究结果表明:VCSEL台面直径越大,阈值电流越大;氧化孔径越偏向圆形,边模抑制比越高。制备了氧化孔为圆形、直径为4.4μm的VCSEL器件,该器件在70～90℃工作温度及0.6 mA驱动电流下实现了894.6 nm单模激光输出,边模抑制比高于35 dB。     

795nm单模垂直腔面发射激光器

针对铷原予能级跃迁对光谱的特殊需求,设计并制备了795 nm单模垂直腔面发射激光器(VCSEL).根据对VCSEL的光场和模式的分析和计算结果,设计了单模VCSEL芯片结构.采用MOCVD技术生长了外延结构,制备了不同有源区直径的氧化限制型VCSEL芯片并进行了测试.当有源区直径从6 μm减小到3μm时,VCSEL芯片的边模抑制比(SMSR)由8.76 dB增加到34.05 dB,阈值电流由0.77 mA减小到0.35 mA.有源区直径为6,5,4和3μm的VCSEL芯片的输出功率分别为0.37,0.46,0.58和0.44 mW,有源区直径为4μm的VCSEL芯片的远场为圆形光束,发散角为15°.85℃时3.5 μm有源区直径的VCSEL芯片输出功率为0.125 mW,激射波长为795.3 nm.室温3 dB带宽大于8 GHz,满足了铷原子传感器对VCSEL单模光谱、输出功率及调制速率的要求.     

新型正方晶格基横模光子晶体面发射激光器

高功率基横模垂直腔面发射激光器（VCSEL）在光通信、传感、原子频标和光电混合集成等领域有着重要的应用,将光子晶体结构引入到VCSEL中,通过设计结构尺寸和分布,可以有效控制VCSEL的横向模式。课题组将正方形排列的光子晶体结构引入到VCSEL中,实现对VCSEL的横向模式和基横模出光功率控制,获得高基横模出光功率器件。通过采用平面波展开法（PWE）和全矢量三维时域有限差分方法（FDTD）对正方晶格结构光子晶体的合理设计,获得正方形排布光子晶体周期、占空比和刻蚀深度等重要参数。成功地制备出基横模出光功率大于3 mW,边模抑制比大于40 dB的正方晶格光子晶体VCSEL。     

椭圆氧化孔径垂直腔面发射激光器的偏振特性

为了改善用于铷原子钟的795 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）的偏振稳定性,研究了不同氧化孔径和椭圆度对VCSEL偏振性能的影响。利用COMSOL Multiphysics的波动光学频域模块模拟了不同氧化孔径对有源区谐振光强的影响。结果表明,当氧化孔径为3.5～4.0μm时,有源区的谐振强度最高。采用可实时观察的湿法氧化系统,研究了氧化温度对氧化速率和氧化孔椭圆度的影响。随着注入电流的增加,三种不同椭圆氧化孔的VCSEL表现出不同的模式特性、偏振特性和偏振角旋转特性。测试结果表明,带有长轴径为3.7μm、椭圆度为1.7的椭圆氧化孔的VCSEL性能最佳。在85℃下,当注入电流为1.5 mA时,输出功率为0.86 mW,激光波长为795.4 nm,边模抑制比（SMSR）为43 dB,线宽为65 MHz,正交偏振抑制比（OPSR）为23.8 dB。在0.6～2.7 mA的范围内,VCSEL的主偏振方向保持不变。     

隧道再生结构的垂直腔面发射激光器激射特性研究

对隧道再生多有源区内腔接触式垂直腔面发射激光器(VCSEL)材料特性进行了实验研究,得到了VCSEL外延片量子阱增益谱峰值波长、谐振腔谐振波长、DBR反射谱中心波长及材料的生长厚度偏差等重要信息。如果谐振腔谐振波长比增益谱峰值波长长20nm以上,阈值条件很难得到满足,器件很难实现激射。符合模拟参数生长的双有源区隧道再生VCSEL实现了室温激射。氧化孔径8.3μm器件,在11mA注入电流下,获得5mW的输出功率,斜率效率0.702mW/mA,激射波长970nm。     

利用高阶DBR实现简单的2.0μm GaSb激光器

利用高阶Bragg光栅成功制备出Ga Sb基DBR激光器, 避免了复杂的制备工艺.利用标准接触曝光制备出16阶和24阶Bragg光栅以及双沟脊条波导结构. 16阶Bragg光栅器件在室温下实现了SMSR高达17. 5 dB的单模激光输出. CW状态下室温最大单模输出功率超过10 mW.随着注入电流变化, 器件表现出出色的波长稳定性.在整个注入电流范围内, 器件都保持单横模工作状态. 24阶Bragg光栅器件室温SMSR为22. 5 dB.器件的激射波长都在2. 0μm左右.     

利用高阶DBR实现简单的2.0μm GaSb激光器（英文）

利用高阶Bragg光栅成功制备出Ga Sb基DBR激光器,避免了复杂的制备工艺.利用标准接触曝光制备出16阶和24阶Bragg光栅以及双沟脊条波导结构. 16阶Bragg光栅器件在室温下实现了SMSR高达17. 5 dB的单模激光输出. CW状态下室温最大单模输出功率超过10 mW.随着注入电流变化,器件表现出出色的波长稳定性.在整个注入电流范围内,器件都保持单横模工作状态. 24阶Bragg光栅器件室温SMSR为22. 5 dB.器件的激射波长都在2. 0μm左右.     

氧气传感760 nm垂直腔面发射半导体激光器

在国内首次报道了氧气传感专用760 nm单模、波长可调谐的垂直腔面发射激光器 （Vertical Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL）,详细报道了760 nm VCSEL设计方法与器件制备结果。通过分析AlGaAs量子阱的增益特性,确定了量子阱组分及厚度参数,并设计了室温下增益峰与腔模失配为10 nm的VCSEL激光器结构,完成了VCSEL结构的器件制备。VCSEL激光器在工作温度25 °C时单模功率超过2 mW ,此时边模抑制比为28.1 dB,发散角全角为18.6°。随着工作电流增加,VCSEL激光器的发散角随之增加,然而激光远场光斑仍然为高斯形貌的圆形对称光斑。通过调节VCSEL激光器的工作温度与工作电流,实现了VCSEL单模激光波长从758.740 nm至764.200 nm的近线性连续调谐,VCSEL工作在15 ~ 35 °C时激光波长的电流调谐系数由1.120 nm/mA变至1.192 nm/mA; 温度调谐系数由0.072 nm/°C变至0.077 nm/°C。在两个氧气特征吸收波长附近,VCSEL激光的边模抑制比分别达到了32.6 dB与30.4 dB。     

环形腔高掺Er3 窄线宽光纤激光器实验研究

报道了采用光纤光栅（FBG）短直腔选频结构的环形腔窄线宽光纤激光器。采用约3m长高掺Er^3光纤，LD抽运阈值功率约为11mW，在25mW976nm有效抽运功率时输出信号功率为2．65mW，斜效率约为15％；输出激光3dB线宽小于0．01nm，20dB线宽小于0．04nm，边模抑制比（SMSR）为48dB；观察到输出信号光波长漂移范围为0．06nm。     

高功率单高阶模倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器

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.     

基于镀铜长周期FBG的波长可调谐环形光纤激光器

将采用化学镀铜膜技术封装的长周期光纤光栅（LPFG）串人环形腔中,设计了一种新颖的波长可调谐掺Er3＋光纤激光器（EDFL）。铜镀膜（化学涂镀）的LPFG在激光器环腔中用作带阻滤波器,利用恒电流源调节LPFG所处温度场,影响LPFG透射谱,改变激光器环形腔增益最高点,实现输出激光波长的可调谐。在LPFG环境温度调谐20...     

A switchable dual-wavelength erbium-doped fiber laser based on Sagnac loop inserted with two FBGs

A novel switchable dual-wavelength erbium-doped fiber （EDF） laser is demonstrated. The wavelength selection ele- ment consists of two fiber Bragg gratings （FBGs）, a polarization controller （PC） and a 3 dB coupler forming a Sagnac loop inserted with two FBGs. We study the effect of coupling ratio on filtering performance in this paper. By adjusting PC, we can change the wavelength-dependent loss, and then using nonlinear polarization rotation effect to suppress the mode competition caused by the homogeneous broadening of EDF, we obtain single- and double-wavelength laser outputs. At room temperature, under 200 mW pump power, dual-wavelength laser is achieved, and the center wave- lengths are 1545.34 nm and 1548.20 nm, respectively. The peak power values are -13.36 dBm and -14.58 dBm, and side mode suppression ratios （SMSRs） are 41.10 dB and 39.88 dB, respectively. Within two hours, the maximum fluctuation of peak power is less than 0.7 dB, which shows that the demonstrated fiber laser is stable. Moreover, by adjusting PC, singel-wavelength laser output is obtained, the peak power is -6.27 dBm or -5.45 dBm, and SMSR is 40.03 dB or 39.96 dB at 1545.34 nm or 1548.20 nm, respectively.     

新型密集波分复用精确波长激光器

报道了一种新型外腔精确波长激光器。该器件由透镜光纤、单端增透的激光二极管(LD)芯片、准直透镜、窄带滤光片和高反镜依次级联而成，使用窄带滤光片作为选频和波长锁定元件。推导了该激光器的外腔等效反射率，简要分析了静态相关特性，给出了初步实验结果：窄带滤光片的插入损耗为0．5dB，自由光谱范围大于40nm，谱线宽度小于1.7nm。外腔激光器在较大的注入电流范围内实现了稳定的单纵模输出，阈值电流为25mA，边模抑制比高达40dB，输出波长符合国际电信联盟(ITU-T)建议的波长标称值。该器件具有制作简单、成本低廉等优点，特别适用于基于波分多址(WDMA)技术的以太网无源光网络(EPON)系统。     

基于角度调谐F-P干涉仪的C波段可调谐激光器的研究

研究了基于法布里一珀罗(F-P)干涉原理的角度调谐的滤波器特性,使用自制的滤波器进行可调谐掺Er^3 光纤激光器实验。当980nm泵浦功率为30mW时获得了稳定的单纵模激光输出,输出功率约。0.65mW,线宽低于0.1m,在35．76nm波长调谐范围内功率变化不超过1dB,边模抑制比(SMSR)大于35dB;泵浦功率为46mW时获得了最大的输出功率,约为1mW。     

基于F-P干涉技术的通信波段可调谐激光器

根据F-P干涉原理设计制作了楔型F-P滤波器，使用这种滤波器进行可调谐掺铒光纤激光器实验，980nmLD泵浦功率为25mW时获得了稳定的单纵模激光输出，输出功率约0．6mW，线宽低于0．06nm，在34．2nm波长调谐范围内功率变化不超过0．5dB，边模抑制比大于35dB。     

1.55μm波长可调谐DFB激光器

本文介绍1.55μm波长可调谐DFB激光器的结构及特性。激光器腔长为250μm。隔离电阻约60Ω。在总电流恒定时,波长调谐范围超过15A(190GHz)。边模抑制比(SMSR)大于30dB。