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正方形—跑道形混合式谐振腔半导体激光器中的模式耦合与模式竞争

发布:laserbeam    |    2018-10-09 10:39    阅读:329
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近日,中国科学家开发出了一种正方形—跑道形混合式谐振腔半导体激光器(square-racetrack hybrid-cavity semiconductor laser),该成果来自于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和中国科学院大学材料科学与光电技术学院的联合研究团队。这种半导体激光器的谐振腔不是传统的正方形或跑道形,而是两者的混合,从而可以实现对激光模式的有效调控。

研究人员通过有限元方法进行数值模拟,从理论上预言了正方形腔和跑道形腔各自模式之间的高强度耦合,该预言通过实验输出的激光光谱得到了进一步证实。研究人员指出,模式耦合会导致模式波长的反交叉和模式品质因数的交叉,并产生在正方形腔和跑道形腔中各自光场分布的混合模式。同时,这种耦合还会影响激光模式的竞争,以及影响由两种谐振腔各自单独输入的电流产生的增益分布。通过调节输入电流,可以实现侧模抑制比高达38 dB的单模激光输出,也可以实现强度比低至1 dB的双模激光输出。


正方形—跑道形混合式谐振腔装置示意图

除此之外,研究者们发现,增加跑道形腔的尺寸会对模式竞争的过程产生影响,并且会使得正方形—赛道形混合式谐振腔半导体激光器中的跑道形模式在最后的激光输出中占主导地位。

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