单频单方向回音壁模式微腔激光器

单色性是激光的重要特性.在激光器中加入选频元件,可以获得单纵模的激光输出,这样的激光也被称为单频激光.目前已经有很多商用化的技术可以用来产生单频激光,单频激光对推动科学研究以及光通信等产业起了决定性的作用.光学微腔激光器是可以芯片化制作的微小激光器,是光子芯片中不可或缺的光源.基于全反射约束机制的回音壁模式光学微腔激光器由于高品质因子等优点受到广泛重视.但是,高Q微腔一般在比较大尺寸的微腔中实现,这时,微腔中相邻回音壁模式间隔远小于增益介质的增益谱,所以,通常人们得到的超低阈值微腔激光器都足多纵模(多频)输出.针对这个问题,我们提出采用耦合微腔的方法,在保持回音壁模式微腔高品质因子的同时,压制多纵模,产生单频激光输出.     

InGaAsP/InP二维半导体光子晶体激光器的研究

光子晶体具有调控光子的能力,而光子晶体激光器的实现则证实了这种调控能力.描述了基于InGaAsP/InP材料的二维半导体光子晶体激光器的研究,主要介绍了点缺陷型光子晶体微腔激光器的理论设计、模拟分析及与器件性能的比较.理论上采用平面波展开法和三维有限时域差分法,分析了通过采用调整点缺陷腔的最近临空气孔的尺寸,可以提高光学微腔的品质因子Q,从而提高激光器的工作性能,降低激光器的激射阈值,实验中研制了不同近邻孔径尺寸的激光器,观测到激光器激射阈值降低的现象,实验结果与理论模拟相一致,除此之外,还实现了光子晶体三角形腔和H2腔激光器的激射.     

微腔激光器数码调制及其光纤传输的研究

从微腔半导体激光器速率方程出发，分析讨论了微腔激光器的脉码调制特性，发现微腔具有较规则的脉冲响应，可以减少误码率；自发发射因子为０．１的微腔，具有脉码率高达５０Ｇｂｉｔ／ｓ良好的调制眼图，微腔激光器在光互联中将有广泛的应用前景。模拟了以微腔激光器为光源的光纤通信系统，给出脉码率为１０Ｇｂｉｔ／ｓ传输不同距离的接收眼图，证明能够实现６０ｋｍ的传输。     

量子线和量子箱激光器—下一代高性能半导体激光器

本文讨论了量子线和量子箱激光器的特性,如呈现非常低的阈值电流、展宽的调制带宽和窄的谱线宽度。还介绍了量子尺寸结构的制造工艺、尺寸起伏和非线性增益对激射特性的影响。最后给出量子微腔激光器的新概念。     

量子阱垂直腔面发射激光器及其微腔物理

根据发展历史的顺序,对量子阱垂直腔面发射激光器微腔物理进行了概述,其中包括垂直腔面发射激光器、腔量子电动力学和半导体微腔物理。给出半导体垂直腔面发射激光器及其微腔物理思想来源的详细图像。     

量子阱垂直腔面发射激光器及其微腔物理

根据发展历史的顺序,对量子阱垂直腔面发射激光器微腔物理进行概述,其中包括垂直腔面发射激光器、腔量子电动力学和半导体微腔物理。给出半导体垂直腔面发射激光器及其微腔物理思想来源的详细图像。     

1967～2033 nm波段硅基可调谐外腔半导体激光器设计与仿真

2μm波长附近可调谐半导体激光器在分子光谱学和光通信领域中有广阔的应用前景。基于绝缘体上硅（SOI）平台,对2μm波长附近可调谐半导体激光器的外腔部分进行了设计优化。分析了不同尺寸光波导的模式损耗特性、单个微环谐振腔受总线波导耦合间距的作用以及总线波导光反馈终端对外腔半导体激光器性能的影响。并提出了一种具有高工艺兼容度的多模环形光波导光反馈结构。所设计的可调谐半导体激光器硅基外腔可通过环形波导上的镍铬合金微加热器进行0.1 nm/K的高精度调谐,对单个微加热器施加3.2 V电压时,调谐范围可达66 nm(1967～2033 nm)。     

半导体微腔激光器瞬态响应及调制特性分析

针对半导体微腔激光器的结构特点,考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应,采用传统速率方程的表示形式,建立了微腔激光器的速率方程,着重讨论了微腔激光器的瞬态响应及调制特性,给出了其动态特性的仿真结果,分析了自发辐射因子、注入电流和腔长对微腔激光器的激射阈值、延迟时间、驰豫振荡频率和光输出等参量的影响,从而为改善微腔激光器的高频调制特性和优化器件结构提供了理论依据.     

半导体微腔激光器瞬态响应及调制特性分析

针对半导体微腔激光器的结构特点,考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应,采用传统速率方程的表示形式,建立了微腔激光器的速率方程,着重讨论了微腔激光器的瞬态响应及调制特性,给出了其动态特性的仿真结果,分析了自发辐射因子、注入电流和腔长对微腔激光器的激射阈值、延迟时间、驰豫振荡频率和光输出等参量的影响,从而为改善微腔激光器的高频调制特性和优化器件结构提供了理论依据。     

平面工艺制作的定向输出微腔半导体激光器

光学微腔中偶极子自发辐射受到空间和频谱调制,能实现自发辐射增强或抑制效应,而且其有源区体积可以非常小,有利于极低阈值工作和极高的调制速率.在过去的二十多年来,垂直腔面发射激光器、回音壁模式(whispering-gallery mode)微腔激光器以及光子晶体微腔激光器三类光学微腔激光器的研究取得了很大的进展.回音擘模式微腔中,模式光线由于其在微腔界面的入射角大于全反射临界角而受到限制,是一种结构非常简单的光学微腔.微盘激光器作为典型的回音壁模式微腔激光器,可利用普通的边发射激光器外延片材料,采用半导体平面工艺制作,引起了人们很大的重视.但圆对称结构的微盘激光器易于实现回音壁模式的全反射限制,却难以得到定向的激光输出,限制了它的应用.人们往往采用局部破坏圆盘的对称性、整体变形以及消逝波耦合的输出波导实现微盘激光器的定向激光输出.在圆对称的微盘结构中,模式光线在微腔与空气界面上的入射角是恒定的,而在整体变形的圆盘中,如椭圆形微腔中,模式光线在界面的入射角则不断变化,并在某些位置上小于全反射临界角而折射出光学微腔,从而实现定向输出.这种变形微盘中模式光线往往具有混沌现象,因而吸引了人们的注意.     

半导体材料研究的新进展(续)

(上接第3期14页) 3 光学微腔和光子晶体 3.1 光学微腔 光学微腔[4]是指具有高品质因子而尺寸与谐振光波长(1)相比拟的光学微型谐振器.随着MBE、MOCVD生长技术和现代微细加工技术发展,设计、制造有实用价值的光学微腔已成为可能,并在低(无)阈值激光器研制方面取得了很大进展.大家知道,当光腔尺度与光波长可比拟时,腔内真空场的光学模式数则大大减小(1个光学模式占有相当于(λ/2n)3大小体积,n为介质有效折射率).     

当代信息高速公路技术中的理想光源—微碟激光器研制成功

在微腔激光和光子集成新一代信息处理技术中具有广阔应用前景的新型微腔激光器———微碟激光器最近由中科院长春光机所研制成功。随着现代超薄材料生长和各种超精细加工技术发展而诞生的微腔激光器，已经成为当代半导体研究领域的热点之一。微腔光子技术，如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大器及其集成技术研究的突破，可使超大规模集成光子回路成为现实。因此，世界上包括美国在内的一些发达国家都在微腔激光器的研究方面投入了大量的人力和物力。在国家自然科学基金和吉林省科委的资助下，长春光机所的科技人员打破常规，…     

InGaAsP/InP正方形微腔激光器

采用平面工艺制作的定向输出微腔半导体激光器是集成光学同路的理想光源.近十几年来,以微盘为代表的回音壁模式(whispering-gallery mode)微腔激光器引起人们很大的重视.但圆对称的微盘激光器缺乏定向的激光输出,人们往往利用输出波导与微盘实现消逝波耦合或通过改变微盘的对称性来实现定向输出.最近几年,多边形微腔如止三角形、正方形、长方形、六边形等多边形光学微腔也引起人们的重视.多边形光学微腔中也能有高Q值的类回音壁模式.而且由于不具有圆对称性,其模式特性有利于简单地实现定向光输出.     

半导体侧面抽运板条激光器光束质量优化

为了优化高功率板条激光器的光束质量, 采用提高单侧基模光束的尺寸来限制腔内部分高阶模式振荡的方法, 针对半导体侧面抽运板条激光器, 测量了激光器在抽运状态下水平和竖直方向热焦距, 建立了热透镜等效模型, 并以平-平腔为参考, 设计了水平和竖直方向单侧基模尺寸均会扩大的平-凹腔。验证了对于激光介质截面尺寸固定的板条激光器, 扩大单侧基模尺寸可以限制高阶模式从而优化光束质量, 并提出了进一步优化板条激光器性能的研究方法。结果表明, 当平-凹腔的腔长为370mm时, 输出功率为59.9W, 水平方向M2因子由平-平腔的115.6显著优化至32.9, 竖直方向M2因子由116.4显著优化为60.9。该研究对于板条激光器获得高质量输出及相关应用有实际意义。     

微腔面发射半导体激光器的像散因子

微腔面发射半导体激光器的像散因子赵一广，张宇生，焦鹏飞，黄显玲，陈娓兮（北京大学物理系北京１００８７１）林世呜（中国科学院半导体所北京１０００８３）微腔半导体激光器的自发发射因子是当前非常热门的研究课题。理论预言，在微腔半导体激光器中自发发射因子可能...     

微腔半导体激光器的站模型

本文提出微腔半导体激光器的站模型,并分析讨论了自发发射因子β＝１的微腔半导体激光器的一些稳态和瞬态特性。     

回音壁模式光学微腔及其应用研究进展

近年来,高品质因子的回音壁模式（WGM）光学微腔发展迅速,成为光学和物理领域的热点研究。光学微腔是一种微型光学元件,由于其微小的尺寸和高品质因子,可以加强光与物质的相互作用并使光在其中长时间存留。WGM光学微腔是光学微腔的典型代表之一,具有体积小、灵敏度高和寿命长等优点,目前,基于WGM光学微腔的应用主要集中在各类传感、激光器和滤波器等领域。然而,当前对WGM光学微腔的研究还未实现大规模生产,仅处于实验室研究阶段,工业化生产还存在成本高、制作工艺困难等缺点。文章重点介绍了WGM光学微腔的研究进展,阐述了回音壁材料对Q值的影响,近几年WGM光学微腔在传感、激光器和滤波器领域的应用,并提出了在可能实现全光网络的未来WGM光学微腔存在的挑战及进一步研究方向。对于后续研究,文章认为首先需降低成本、缩短时间,提高制备工艺的精度和效率;其次,需要解决微腔与光学器件耦合的问题,提高耦合效率并提高抗干扰能力;最后,需要解决腔体对环境的敏感性问题,以确保微腔在制备滤波器等器件时具有良好的稳定性。     

微腔半导体激光器的结模型

本文提出微腔半导体激光器的站模型,并分析讨论了自发发射因子β＝１的微腔半导体激光器的一些稳态和瞬态特性．     

二维光子带隙缺陷模激光器

1946年 ,E.Purcell[1 ]首次提出 ,通过把原子置于具有电磁波长尺度的低损耗腔中 ,能显著改变原子激发态的自发发射。最近 ,随着半导体激光器的出现和晶体生长及制造工艺的改进 ,对具有自发发射控制[2～ 4] 的半导体光学微腔的设计制作已有日益增长的兴趣。垂直腔面发射激光器 (VCSEL) [5 ]是具有光波长尺度的首批半导体微腔之一 ,其光约束于两个外腔生长分布布拉格反射镜之间。微盘激光器 [6 ]是另一种微腔激光器件 ,它利用高折射率微盘边缘的全内反射形成低损耗的回音廊模式。这里介绍一类微腔激光器的初步实验结果 ,其光被限制在纳米制…     

电注入椭圆微腔半导体激光器热特性分析

对长轴为12μm、短轴为10μm并在长轴处直连2μm宽输出波导的椭圆微盘激光器的热特性进行了实验和理论分析。测量连续电流注入微腔激光器的稳态特性,根据其波长红移计算器件热阻为ZT=0.846 K/m W。用有限元分析法计算椭圆微腔的热阻,理论与实验结果相吻合,热阻的最大偏差为5%。研究了微腔激光器衬底厚度对微腔有源区温度的影响,通过引入侧向散热机制有效改善了微腔激光器的热特性。