光注入下VCSELs的偏振转换特性研究

【摘要】垂直腔表面发射激光器(VCSELs)作为一种新型的半导体激光器,具有发散角小,阈值电流低,单纵模工作,易于实现二维阵列,动态调制频率高等优点,在光通信,光互联,光存储以及光开关等方面有着广泛的应用前景。一般而言,VCSELs的输出包含两个相互正交的线偏振模式,由于VCSELs中增益介质或激光腔存在较弱的各向异性,进而导致VCSELs的线性偏振模式不稳定。对于具有某一确定偏振模式的VCSELs,通过改变其某些参量实现偏振模式的跳变,从而使原来被抑制的模式变为主导模式而原主导模式受到抑制,这种现象称为偏振开关(PS)效应。通过调整VCSELs某些外部扰动(如光注入、光反馈等)的特征参量可以改变VCSELs勺偏振开关的位置。目前,关于光注入下VCSELs的偏振开关的研究大多局限于线偏振光注入,而关于椭圆偏振光注入下VCSELs的偏振开关特性的研究还比较匮乏。本文主要介绍了垂直腔面发射激光器(VCSELs)的基本结构及基本理论,并基于VCSELs的自旋反转模型(SFM),理论研究了椭圆偏振光注入下VCSELs的偏振开关特性,说明了椭圆偏振注入光与VCSELs之间的注入偏转角度和主、副激光器之间的频率失谐量对VCSELs的偏振开关的影响。研究结果表明：在X偏振模占主导的VCSEL中,采用椭圆偏振光注入时,随着注入光与VCSEL之间的注入偏转角度θ的增大,VCSEL发生偏振开关所需的最小注入系数(ηinmm)值将呈现减小的趋势；当注入偏转角度θ值固定,且主激光器与副激光器之间存在频率失谐(△v=vm-vs,vm、vs分别为主、副激光器自由运行时的中心频率)时,随着频率失谐量从负值变化到正值,ηinmin值总体呈现出先减小后增大的趋势,而ηinmin的极小值出现在了注入光的频率靠近VCSEL的Y线偏振模频率的附近。因此,可以通过改变注入光的注入偏转角度0值及主、副激光器之间的频率失谐量实现对VCSELs的偏振开关的有效调控。
【作者】刘贞莲；
【导师】夏光琼；
【作者基本信息】西南大学，光学，2014，硕士
【关键词】垂直腔面发射激光器(VCSELs)；椭圆偏振光注入；偏振开关；

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