用分区光谱扫描测试系统研究VCSEL的横模

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1、占林大学NO1:论文摘要垂直腔面发射激光器是一种新型的半导体激光器。与传统的边发射激光器相比，,L,有着诸多优点:出光方向垂直于衬底表面，圆形光斑且发散角很小，ft-1值低，无需解理就可以直接进行光学和电学测试，并能进行二维光子集成，制成大面积的激光器列阵等等。研发出能够高功率单模发射的垂直腔面发射激光器成为当前开发新的应用领域的主要挑战。本论文探讨了垂直腔面发射激光器的横模控制理沦及偏振特性，采用自己研制的钨丝掩模二次倾斜离一子注入GaAlAs/GaAs850nm垂直胜面发射激光器，在对其表面进行一定深度

2、(90nm)的环形刻蚀后，利用自己提出并创建的分区光谱扫描测试系统对其进行了近场的分区测量，观察其近场的细微结构，对VCSLL的横模选择和偏振情况做了初步的研究与分析首先，在第一章中简要地介绍r垂直腔面发射激光器当前的发展情况以及本论文的主要研究工作。第几章叙述了垂直腔面发射激光器的结构、工作原理和种类，重点描述了垂直腔面发射激光器的工作原理和钨丝掩模几次倾斜离子注入850nm垂直腔面发射激光器的研制。第三章叙述r垂直腔面发射激光器的横模特性和偏振情况的分析。主要描述了纂础横模理论、横模选择方法，尤其是垂直

3、腔面发射激光Iillht的横模选择以及偏振机制的初步理论与实验分析。在激光器的很多应用中都希望有较大功率的单荃模输出。实验研究表明:垂直腔面发射激光器有源区的微小化有利于实现单一化横模工作。为获得高的功率输出可通过采用增大有源区内电流流通孔径和提高驱动电流的方法来实现，然而，这样却使高阶横模被激发并导致VCSEL以多模发射，引发厂多重的高阶横模振荡，使得噪音增强，光潜变宽以及远场角度显著增大，对VCSEL保持单一横模工作的稳定性有着负面的影响。因吉林大学硕1_论文为在垂直腔面发射激光器中基模是唯4的光场分布

4、局限在中心区域的模式，所以使用环形阶跃式的出光窗日较容易地实现高阶模式的损耗性选择。我们根据这一理沦，在实验中通过在垂直腔面发射激光器表面刻蚀出一定深度的环形出光窗口，希望能在提高输出光功率的同时抑制高阶模式的激射，从而实现垂直腔面发射激光器的大功率单横模一卜作。同时，垂直腔面发射激光器工作时存在着偏振的不稳定性:当器件工作在较小电流下时为线偏振，随养电流的增大，这种线偏振在某处可能转换到与初始方向相垂直的偏振方向，表现出垂直腔面发射激光器的偏振态的开关现象。同时，随着输入电流的进一步加大，这两个相互正交的

5、模式的光输出一起增大，并且在增大的同时表现出竞争的关系。木论文对这种实验现象也给予了一定的描述与分析。第四章我们介绍了所提出并创建的分区光谱扫描测试系统，利用此系统对制作的经过浅表而刻蚀的VCSEL器件的近场以及采点光谱进行了对比分析。分析表明在垂直腔面发射激光器表而经过一定深度的刻蚀后，有着环形出光窗口的垂直腔面发射激光器实现了较大功率的单横模发射，从而验证了浅表而刻蚀方法对于实现垂直腔面发射激光器的单横模大功率工作是简单而有效的。吉林人学硕卜论文AbstractVertical-CavitySurfac

6、e-EmittingLasers(VCSEL)isanewtypesemiconductorlaser.Comparedwithtraditionaledgeemittinglasers,VCSELhasmanyadvantages:thelaserdeviceisfabricatedbyafullymonolithicstructure,adensel夕packedtwo-dimensionallaserarraycouldbefabricated,theinitialprobetestcouldbepe

7、rformedbeforeseparationintochips,dynamicsinglelongitudinalmodeoperationisexpectedbecauseofitslargemodespacing(100-200A),narrowcircularbeam,lowthresholdcurrent,etc.LowthresholdcurrentSemiconductorLaserswithmode-stabilizationarebasicallyrequiredbytheOlito-El

8、ectronicsformationsystem.High-powersingle-modeemissionfromVCSEL,iscurrentlyconsideredamainchallengeinopeningupnewapplicationfieldforthiskindofdevices.Thethesisdiscussedthetransverse-modecharacteristicstheorya