外光反饋下VCSEL偏振特性的理論研究.pdf

1、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)是一種新型的半導(dǎo)體激光器，相對(duì)于傳統(tǒng)的邊發(fā)射激光器而言具有低閾值，單縱模工作，發(fā)散角小，動(dòng)態(tài)調(diào)制頻率高，與其它器件兼容性好，易實(shí)現(xiàn)二維集成等優(yōu)點(diǎn)，因此在光通信、光互聯(lián)、光儲(chǔ)存、圖像信號(hào)處理等方面有著重要的應(yīng)用前景。 由于常規(guī)邊緣發(fā)射半導(dǎo)體激光器激光腔結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，所以激光腔的增益介質(zhì)晶體有很強(qiáng)的各向異性，它輸出的橫電模線性偏振鎖定到一個(gè)固定軸上。而垂直腔面發(fā)射激光器是圓柱形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，激光腔的晶體

2、有比較弱的各向異性，因此需用四能級(jí)量子阱模型.自旋反向模型(SFM)來描述它輸出的偏振態(tài)特性。根據(jù)SFM理論，垂直腔面發(fā)射激光器輸出的偏振方向沿著激光腔有源區(qū)橫截面的任一方向，或者優(yōu)先取向于正交坐標(biāo)基矢下的任一方向。外界環(huán)境的變化如偏置電流、光反饋、光注入、頻率失諧等等都將使偏振方向發(fā)生變化。 本文主要研究了外光反饋對(duì)VCSEL偏振開關(guān)特性和偏振雙穩(wěn)特性的影響。研究表明，對(duì)于偏振開關(guān)效應(yīng)，偏振保持光反饋使PS過程更為緩慢，P-I

3、曲線上出現(xiàn)了兩個(gè)偏振模式的共存區(qū)域。偏振選擇光反饋可以用來激射某一模式而抑制另一模式，選擇哪一偏振方向的反饋，VCSEL就傾向與在該方向上激射；對(duì)于偏振雙穩(wěn)效應(yīng)，本文分別從單次外光反饋和多次外光反饋條件下對(duì)其進(jìn)行了研究，在單次光反饋情況下，隨著反饋系數(shù)的增大，無論是偏振保持光反饋還是偏振選擇光反饋，VCSEL的偏振雙穩(wěn)特性如開關(guān)電流，雙穩(wěn)環(huán)寬度等都有明顯的變化；而在多次光反饋情況下，這些變化將更加明顯，并且反饋率越大，變化幅度越大。這些