1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
对比研究了两种不同结构太赫兹波段的双金属波导一级分布反馈量子级联激光器(THz-DFB-QCL).提出并实现基于衍射光栅耦合输出的THz-DFB-QCL中, 太赫兹波通过衍射光栅而非解理腔面形成出射.计算表明, 优化衍射光栅的结构可实现约70%的激光输出效率和小于1%的反射率, 激光发散角约为10°×50°.极低的反射率可以有效抑制反射波对腔内谐振的干扰, 是获得单模激射的关键.实验上, 利用衍射光栅耦合输出的激光器实现了频率约2.58 THz的稳定单模激光, 边模抑制比达23 dB, 光束分布与理论计算相吻合.得益于较好的衍射效率和光束准直性, 相比于常规的解理腔面边发射激光器, 通过衍射光栅耦合输出显著提升了激光功率.
太赫兹 一级分布反馈 量子级联激光器 衍射光栅 terahertz first-order distributed feedback quantum cascade lasers diffraction grating
中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件院重点实验室, 上海 200083
结合实验和理论计算研究了太赫兹二级分布反馈量子级联激光器中的模式竞争和功率特性.研究表明, 激光器在整个动力学范围内均稳定地工作在横向及纵向的基模.横向基模的产生原因是脊条两侧的吸收边界有效提高了高阶横模的损耗.纵向基模的产生原因主要是谐振腔内基模与高阶纵模的电磁场分布交叠较大, 并且频率接近, 从而有效避免了增益在空间和频域的烧孔效应.此外, 激光器的辐射效率随分布反馈光栅长度的增加而减小, 导致只有在特定的光栅长度才能获得最大的输出功率.该工作有助于高性能单模太赫兹激光器及锁相激光器阵列的研制.
太赫兹 量子级联激光器 单模 模式竞争 Terahertz quantum cascade lasers single mode mode competition
