Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A circular-sided square microcavity laser etched a central hole has achieved chaos operation with a bandwidth of 20.8 GHz without external optical feedback or injection, in which the intensity probability distribution of a chaotic signal with a two-peak pattern was observed. Based on the self-chaotic microlaser, physical random numbers at 400 Gb/s were generated by extracting the four least significant bits without other complex post-processing methods. The solitary chaos laser and minimal post-processing have predicted a simpler and low-cost on-chip random number generator in the future.
microcavity laser self-chaos physical random number generation 
Chinese Optics Letters
2023, 21(6): 061901
刘家辰 1,2黄永箴 1,2,*郝友增 1,2杨珂 1,2[ ... ]肖金龙 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室,北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电工程中心,北京 100049
通过建立包含朗之万噪声源的三模速率方程模型,模拟研究了回音壁模式微腔激光器的噪声特性和线宽特性,特别是注入电流热效应引起的跳模及其对光功率和实现窄线宽的影响。回音壁微腔激光器单模工作时,在大偏置电流下可由低频处的频率噪声得到百kHz以下的激光器线宽;在微腔双模激射状态下,由于模式竞争作用,微腔激光器的相对强度噪声和频率噪声在低频处都有明显的升高,使得激光器的线宽展宽。此外,还采用快速傅里叶变换的方法由时域信号计算获得激光模式光谱线型,由此得到的激光模式线宽与通过频率噪声谱获得的线宽基本一致。
半导体微腔激光器 相对强度噪声 相位噪声 频率噪声 线宽 Semiconductor microcavity lasers Relative intensity noise Phase noise Frequency noise Linewidth 
光子学报
2022, 51(2): 0251205
王婷 1,2吴冀亮 1,2马春光 1,2黄勇涛 1,2[ ... ]黄永箴 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室,北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电工程中心,北京 100049
针对双波长激光器间距精细调谐的需求,基于正方形微腔的模场分布,设计了中心及四个角区电流注入窗口的正方形微腔激光器。利用有限元法对提出的结构进行分析,发现改变腔体折射率分布差,可以调控基横模和一阶横模的波长间距。基于半导体平面加工工艺成功制备了边长为30 μm的非均匀注入正方形微腔激光器。当注入电流从42 mA增加到53 mA时,该激光器的波长间隔从0.18 nm减小到0.1 nm,强度比小于4 dB。除此之外,继续增加电流,由于双模间隔的进一步减小,出现了明显的单周期振荡现象。
激光器 半导体激光器 微腔 双波长 正方形谐振腔 Laser Semiconductor laser Microcavity Dual wavelength Square microcavity 
光子学报
2022, 51(2): 0251202
Author Affiliations
Abstract
1 School of Microelectronics, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
2 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
3 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We report a 1.65 µm square-Fabry–Pérot (FP) coupled cavity semiconductor laser for methane gas detection. The laser output optical power can reach 7.4 mW with the side mode suppression ratio about 40 dB. The wavelength tuning range is 2 nm by adjusting the FP cavity injection current, covering the methane absorption line at 1653.72 nm. The lasing wavelength can also be tuned by adjusting the square microcavity injection current or temperature, respectively. Methane gas detection is successfully demonstrated utilizing this laser.
coupled cavity lasers tunable lasers tunable diode laser absorption spectroscopy methane gas detection 
Chinese Optics Letters
2022, 20(6): 061401
樊碤润 1,2肖金龙 2,3,*杨跃德 2,3郝友增 2,3[ ... ]黄永箴 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院大学微电子学院,北京 100049
2 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室,北京 100083
3 中国科学院大学材料科学与光电工程中心,北京 100049
为了考察深刻蚀结构的回音壁模式半导体微腔激光器的寿命,采用恒电流模式对 InGaAsP/InP 多量子阱耦合双圆微腔激光器进行了电老化试验,电流应力为 100 mA,老化总时长为 1400 h。对比了电老化试验前期、中期和后期器件的输出光谱和功率-电压-电流(P-V-I)特性,以器件稳定工作的电老化中期为例分析了器件的性能。分析了输出功率和阈值电流随时间的变化情况,判断出在电老化试验期间器件退化模式始终为渐进模式。以器件输出功率降到初始值的 50% 作为失效判据标准,在 100 mA 电流下,器件的寿命约为 1200 h。
激光器 微腔 可靠性 电老化试验 电流应力 寿命 
中国激光
2022, 49(6): 0601001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We propose and demonstrate the generation of wideband chaos based on a dual-mode microsquare semiconductor laser with optical feedback. By adjusting the dual-mode intensity ratio and the feedback strength, wideband chaos covering more than 50 GHz in the RF spectrum is achieved. The standard and effective bandwidths of the chaotic signal are 31.3 GHz and 30.7 GHz with the flatness of 8.3 dB and 6.1 dB, respectively.
dual-mode laser micro laser chaos optical feedback 
Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 111401
黄勇涛 1,2马春光 1,2郝友增 1,2肖金龙 1,2[ ... ]黄永箴 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心, 北京 100049
理论分析并制备了1.31 μm正方形-Fabry-Perot(FP)耦合腔半导体激光器,其中正方形腔作为FP腔的一个反射端面,其反射率可以通过改变注入正方形腔的电流调节。正方形模式和FP模式之间的模式耦合能够抑制其他边模,易于实现单模激射。实验获得的单模激射边模抑制比最高为38 dB,其波长调谐范围为6 nm,估算的器件特征温度T0为46 K。
激光器 半导体激光器 微腔 耦合腔激光器 单模激射 特征温度 
中国激光
2020, 47(7): 0701017
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第二十九研究所, 四川 成都 610036
2 中国科学院半导体研究所, 北京 100083
基于三维时域有限差分法, 对半径为5 μm的径向直连波导微腔激光器的模式及定向输出特性进行研究, 得到了波长在1550 nm附近的高品质因子(Q)横电模的Q值与光场分布特性。基于半导体平面加工工艺制备了AlGaInAs/InP圆盘形微腔激光器, 微腔半径为5 μm, 波导宽度为1 μm。该激光器在298 K下实现了连续单模输出, 阈值电流为4 mA。在注入电流为9 mA时, 激光器的边模抑制比可达33.4 dB。基于速率方程拟合了激光器模式强度随注入电流的变化, 得到激光器的自发辐射因子约为5.5×10-3。
激光器 半导体激光器 微腔 时域有限差分法 
中国激光
2017, 44(9): 0901010
Author Affiliations
Abstract
The State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
Hybrid octagonal-ring microlasers are investigated for realizing a stable output from a silicon waveguide based on a two-dimensional simulation. The inner radius of the ring is optimized to achieve single-mode and low-threshold operation. Using the divinylsiloxane-benzocyclobutene (DVS-BCB) bonding technique, a hybrid AlGaInAs/Si octagonal-ring microlaser vertically coupled to a silicon waveguide is fabricated with a side length of 21.6 μm and an inner radius of 15 μm. A single transverse-mode operation is achieved with a threshold current density of 0.8 kA/cm2 and a side-mode suppression ratio above 30 dB, and a stable output from the lower silicon waveguide is obtained.
140.3948 Microcavity devices 250.5960 Semiconductor lasers 250.5300 Photonic integrated circuits 
Chinese Optics Letters
2016, 14(3): 031402
陆日 1,2,*许留洋 1高欣 1黄永箴 2[ ... ]薄报学 1
作者单位
摘要
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室, 北京 100083
对长轴为12 μm、短轴为10 μm 并在长轴处直连2 μm 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/mW。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。
激光器 半导体激光器 微腔 热阻 有限元分析 
中国激光
2016, 43(4): 0402007

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