高调谐效率V型腔可调谐半导体激光器设计与研究

发布时间：2021-12-24 06:29

　　V型腔可调谐半导体激光器由于具备结构简单紧凑、性能优良等特点,在光通讯领域有着较大的应用潜力。然而,由于激光器外延结构热导率相近,用于波长调谐的热量大部分直接流失,激光器无法得到较高的调谐效率。本文通过在调谐区域加入隔热结构,设计了具有高调谐效率的V型腔可调谐激光器。利用由COMSOL Multiphysics建立的V型腔激光器温度模型,分析了隔热结构的加入对激光器各部分的温度影响。通过Rsoft建立的谐振腔光场分布,优化半波耦合器参数,使激光器具有最佳的模式选择性。结果表明,激光器主边模阈值增益差达到6.07 cm^-1,调谐效率从0.165 nm/mW提升至0.3 nm/mW。同时,隔热结构的加入不会使激光器其他区域有明显的温升,器件性能受到的负面影响可以忽略。 

【文章来源】：发光学报. 2020,41(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

激光器示意图

图1 激光器示意图|C 12 |= |Δω 1 -Δω 2 | L 1 L 2 ν , |C 11 |=|1-C 12 |,?????? ??? (1)

其中，Δω1和Δω2分别为两个谐振腔的角频率间隔，L1和L2为两个谐振腔的腔长，ν为激射波长频率。波导宽度固定为3μm，耦合器形状由WC和LC决定。改变耦合器参数，通过Rsoft建立的谐振腔光场分布，得到与之对应的耦合系数与耦合相位，如图3所示。其中归一化交叉耦合系数χ=C212/(C211+C212)。根据上文所述对耦合器的要求，选择LC=40μm,WC=2.6μm，此时耦合相位180°，归一化交叉耦合系数0.143 1。图4是激光器主边模的阈值增益差与归一化交叉耦合系数和耦合相位的关系图。可以看到，该设计下激光器阈值增益差达到6.07 cm-1，具有最佳的模式选择性。图4 激光器主边模的阈值增益差随归一化交叉耦合系数和耦合相位的变化曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]宽范围可调谐内腔液晶垂直腔面发射激光器设计与研究[J]. 李保志,邹永刚,王小龙,裴丽娜,石琳琳,李鹏涛,关宝璐.  发光学报. 2018(11)
[2]基于双透镜外腔结构的窄线宽可调谐半导体激光器[J]. 冯志庆,白兰,王宁,高磊,陈波,张需明.  发光学报. 2012(10)

博士论文
[1]基于刻蚀槽的耦合腔半导体激光器研究[D]. 胡志朋.浙江大学 2017
[2]热调谐V型腔半导体激光器及其传感应用研究[D]. 邓浩瑜.浙江大学 2016



本文编号：3549985