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 长春理工大学 科技部国家纳米操纵与制造国际联合研究中心,吉林 长春 130022
3 长春理工大学 空间光电技术研究所,吉林 长春 130022
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 mW,边模抑制比将近30 dB.在外界为360 K高温时,输出功率仍可达4 mW.且其远场表现出的高斯光束发散角较小.
半导体激光器 垂直腔面发射激光器 单高阶模 高温 倒置表面浮雕 semiconductor laser vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) single-higher-mode high-temperature inverted surface relief
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京100049
对于顶面出光的浅面浮雕VCSEL结构,有源区的电流密度分布的不均性制约着单模稳定性的提高。为此,提出了一种新型结构: 氧化铟锡透明导电薄膜(ITO)浅面浮雕VCSEL。该结构不仅能够增大高阶模式的阈值增益,还能够提高基模的增益,实现基模对高阶模式的稳定抑制。研究了ITO的厚度对阈值增益的影响及ITO对VCSEL有源区电流密度分布的影响。研究结果表明: 在ITO的厚度为半波长的整数倍时, 基模对高阶模式的限制作用最强; ITO通过改善VCSEL有源区的电流密度分布,达到了增大基模的增益和降低高阶模式增益的目的,同时还降低了串联电阻和外电压。
垂直腔面发射半导体激光器 透明导电薄膜 浅面浮雕 单模 VCSEL ITO film surface relief single mode
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
为实现垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）大功率窄线宽输出，设计了浅面浮雕矩形台面结构的垂直腔面发射激光器（SR VCSEL）。电流密度分布会影响模式的分布，模拟结果表明，矩形台面VCSEL相比于圆形台面VCSEL，在有源区面积增大的情况下，电流密度分布不变。在矩形台面VCSEL出光孔表面刻蚀浅面浮雕后，高阶模式比基模的阈值增益的变化大，基模对高阶模式的抑制增强。理论结果表明，矩形浅面浮雕结构的VCSEL能够实现对高阶模式的抑制，测试结果得到连续输出为5.87 mW，光谱宽度为0.1 nm，功率偏振度为10，横向模式抑制比超过30 dB的窄线宽输出。
激光器 半导体激光器 矩形台面 浅面浮雕 中国激光
2014, 41(12): 1202005
华侨大学 信息科学与工程学院,福建 泉州 362021
光栅作为一种重要的光学器件,不断小型化、商品化的发展趋势要求其制造技术应具有快速批量生产的特点。本文报道了一种以熔融石英光栅为模板,采用传统模压成型技术在光学塑料表面复制浮雕光栅的方法,实现了光栅的高效批量生产,并对复制出来的塑料浮雕光栅进行了光学特性分析。测试了不同温度下复制的塑料浮雕光栅衍射光斑图样、衍射效率和衍射级次的强度分布,重点研究了温度对复制浮雕光栅性能的影响,分析了不同温度下模板材料和光学塑料的热膨胀系数与复制光栅常数之间的关系。将批量复制出的塑料浮雕光栅和模板光栅进行实验比较,结果表明在最佳工艺参数条件下,批量复制出的塑料浮雕光栅与模板光栅相比,光栅常数偏差小于1%,衍射效率偏差小于5%,衍射特性与模板光栅基本一致。
表面浮雕光栅 塑料光栅 光栅复制 模压技术 surface relief grating plastic grating grating replication mould pressing technique
1 清华大学化工系高分子研究所教育部先进材料重点实验室, 北京 100084
2 北京航空航天大学物理系, 北京 100083
研究了在不同偏振态干涉Ar+激光作用下,一种偶氮无定形分子玻璃膜表面形成起伏光栅的特性。实验采用p+p,p+s,RCP+LCP三种干涉激光偏振态,利用实时光栅衍射效率测定和原子力显微镜观察等方法,考察了偶氮无定形分子玻璃(IAC-4)膜表面起伏光栅的形成速率和起伏深度。实验发现,当IAC-4形成表面起伏光栅时,其衍射效率增加速度和表面起伏光栅的深度为RCP+LCP>p+s>p+p。在RCP+LCP干涉激光照射下,IAC-4能够极快地形成表面起伏光栅; 而用p+p干涉激光照射,则效率最低。在单束激光强度为58 mW/cm2的RCP+LCP偏振态干涉激光照射下,经过80 s～ 2 min,一级衍射效率即可达62%并接近饱和,光栅起伏深度达到734 nm。而在同样强度的p+p, p+s偏振态干涉激光照射下,一级衍射效率和光栅起伏深度分别为3.1%,23 nm和9.3%,120 nm。采用p+s偏振干涉激光时,得到的光栅周期为干涉光场周期的一半。上述实验结果表明,偶氮无定形分子玻璃(IAC-4)材料可很好地用于表面起伏光栅制备,但刻写效果则取决于干涉激光的偏振态。
功能材料 偶氮分子玻璃 光诱导 表面起伏光栅 偏振态 偶氮化合物
1 南京航空航天大学 自动化学院,南京 210016
2 南昌航空大学 自动化学院,南昌 330063
针对衍射光栅分束器,本文提出一种基于平面-浮雕面形调制型光栅实现分束器设计的方法。该方法根据光线追迹原理设计获得光栅相位和面形多项式函数通式,采用遗传算法优化面形多项式函数系数,分别设计了分束比为1:2×2、1:3×3、1:4×4的光栅分束器件;其衍射效率分别为81.83%、81.11%和74.01%;三个器件的光强均匀性分别达到0.02394、0.1838和0.1912,并用Matlab进行了仿真。仿真结果表明,该方法对分束器件设计具有一定的普遍适应性。
微光学 浮雕面形 光栅分束器 光线追迹 micro-optics surface-relief grating splitter ray tracing
1 东北师范大学理论物理研究所, 长春 130024
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室, 长春 130021
在可见光区域,在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中掺杂邻羟基亚甲基苯胺(SA)样品中实现了可擦除光存储。以He-Ne激光632.8 nm线为读出光,以Ar+激光488.0 nm线为写入光和擦除光,研究了光栅写入和擦除的动力学过程。在光栅的写人过程,观察到衍射信号强度随时间先增强后减弱的现象；在写人过程衍射信号强度增长阶段开始擦除,亦可观察到此现象。而在写入过程衍射信号强度减弱阶段开始擦除,则观察到衍射信号直接变弱的现象。依据相干光调制形成相位光栅和光异构产生压力梯度引起分子扩散的光物理过程对光存储机制进行了探讨。
邻羟基亚甲基苯胺(SA) 光异构 相位光栅 表面光栅
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 长春 130022
利用等效介质理论,通过严格的耦合波理论计算和分析了二维表面浮雕结构的反射效率与各种因素的关系,给出了不同情况下的变化曲线;同时计算出了该结构在正入射情况下的等效折射率系数.明确提出:不管是对称的还是非对称的二维表面浮雕结构,方位角和极化角的变化对其反射率的影响都不明显;从而得出二维表面浮雕结构可以实现消偏振、减反的特性.分析了该结构的带宽限制,给出了在给定结构下受限的带宽;同时对浮雕高度加工误差对反射率的影响作了分析,对实际工作有一定的指导意义.
矢量衍射分析 耦合波理论 表面浮雕结构 抗反射
本文采用麦克斯韦(Maxwell)方程微分积分方程对波长尺寸的梯形反射光栅在TE模式(横向电场)偏振状态入射下,进行严格理论的计算和分析.表面电场计算表明,光栅刻槽斜边边界对于金属材料金和铝光栅表面电场分布具有明显效应,对于入射波长为λ=1.0 μm附近的红外区域,金材料具有强烈的金属特性,此时表面电场的斜边边界效应更加明显.表面电场及其远场衍射效率伴随刻槽深度变化,而振荡特性进一步阐明了此效应对近,远场的作用.该方程适用于任意形状光栅或单一散射体对任意入射方向,任意偏振态的衍射和散射问题.
表面浮雕光栅 刻槽深度
