本文選題：量子點激光器　切入點：增益　出處：《曲阜師范大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：可調(diào)諧外腔激光器由于波長調(diào)諧范圍大、光輸出功率高,調(diào)諧速度快和容易小型化等優(yōu)點已經(jīng)在光譜測量,干涉測量,相干通信等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前大部分的可調(diào)諧激光器都采用了LITTROW和LITTMAN結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)動光柵或者平面鏡來實現(xiàn)波長的調(diào)諧。由于采用轉(zhuǎn)動的方式,這從機(jī)械結(jié)構(gòu)上就限制了調(diào)諧的速度。WANG等人提出了一種可以實現(xiàn)多波長調(diào)諧的結(jié)構(gòu),之后經(jīng)過STRUCKMEIER和BREEDE等人的發(fā)展實現(xiàn)了快速調(diào)諧和多波長調(diào)諧。在該結(jié)構(gòu)的外腔中,反射狹縫的寬度是一個極重要的參數(shù),它決定了整個外腔的性能。然而這一重要參數(shù)對于該結(jié)構(gòu)外腔性能的影響并沒有被詳細(xì)的研究。由于載流子在空間三個維度上運動受到限制,使得量子點材料具有不同于傳統(tǒng)材料的特性,成為極具吸引力的制作半導(dǎo)體器件的新型材料。量子點激光器的閾值電流密度比較低,并且具有非常寬的增益譜,在外腔激光器方面也具有重要的應(yīng)用,另外它的線寬展寬因子是目前半導(dǎo)體材料中最低的,甚至接近于零。我們采用了修正的HAKKI-PAOLI方法,對增益進(jìn)行擬合,并且利用加權(quán)波長計算中心波長的移動來計算激光器的線寬展寬因子。論文主要分為以下幾個部分:1.首先闡述了外腔的調(diào)諧原理,簡單介紹了外腔激光器的應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀,并且對不同結(jié)構(gòu)的外腔做了一下比較.2.使用改進(jìn)的HAKKI-PAOLI方法計算了INAS/GAAS量子點激光器材料的增益和差分增益,通過對增益擬合獲得了激光器的飽和增益,使用加權(quán)波長的計算波長的移動。最后計算了閾值以下的量子點激光器的線寬展寬因子為0.12到2.75.3.介紹了基于DMD的傅立葉外腔結(jié)構(gòu),并且對該外腔的最小分辨波長和波長調(diào)諧的原理進(jìn)行理論上的分析。對外腔進(jìn)行了大范圍的波長調(diào)諧和多模式調(diào)諧的測試。在波長調(diào)諧時,針對DMD的圖形進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化,確定了反饋強(qiáng)度最大時的DMD最佳圖形.4.系統(tǒng)的研究了使用鍍金微鏡和光柵產(chǎn)生反饋的激光器外腔結(jié)構(gòu)。制作了不同寬度的微鏡搭建外腔,測試了激光器的閾值電流,輸出斜效率和遍模抑制比。在該結(jié)構(gòu)中,光斑匯聚的尺寸以及相鄰光斑的距離作為重要的參數(shù),我們從實驗和理論上對其進(jìn)行了測量和計算。另外光斑在匯聚平面上的移動速度也從實驗上進(jìn)行了測量。
[Abstract]:Tunable external cavity lasers have been used in spectral measurement and interference measurement because of the advantages of large wavelength tuning range, high optical output power, high tuning speed and easy miniaturization. At present, most tunable lasers use LITTROW and LITTMAN structure, which can realize wavelength tuning by rotating grating or plane mirror. In this way, the mechanical structure limits the tuning speed. Wang et al. Proposed a structure that can realize multi-wavelength tuning, and then through the development of STRUCKMEIER and BREEDE, we can realize fast tuning and multi-wavelength tuning. In the external cavity of this structure, The width of the reflection slit is an extremely important parameter, However, the influence of this important parameter on the performance of the outer cavity has not been studied in detail. It makes the quantum dot material different from the traditional material and becomes an attractive new material for semiconductor devices. The threshold current density of quantum dot laser is low and the gain spectrum is very wide. In addition, the linewidth broadening factor is the lowest or even near zero in semiconductor materials. We use the modified HAKKI-PAOLI method to fit the gain. The linewidth broadening factor of the laser is calculated by using weighted wavelength to calculate the shift of the central wavelength. The thesis is divided into the following parts: 1. Firstly, the tuning principle of the external cavity is described, and the application and development of the external cavity laser are briefly introduced. The gain and differential gain of the INAS/GAAS quantum dot laser material are calculated by using the improved HAKKI-PAOLI method. The saturation gain of the laser is obtained by fitting the gain. Finally, the linewidth broadening factors of quantum dot lasers below threshold are calculated to be 0.12 to 2.75.3. The structure of Fourier outer cavity based on DMD is introduced. The principle of minimum resolution wavelength and wavelength tuning of the external cavity is theoretically analyzed. The external cavity is tested for a wide range of wavelength tuning and multi-mode tuning. When the wavelength is tuned, the figure of DMD is systematically optimized. The optimum figure of DMD with maximum feedback intensity is determined. 4. The structure of external cavity with feedback generated by gold-plated micromirror and grating is studied systematically. The external cavity with different widths is fabricated and the threshold current of the laser is measured. The output slant efficiency and pass mode rejection ratio. In this structure, the size of spot convergence and the distance between adjacent spots are important parameters. We have measured and calculated it experimentally and theoretically. In addition, the moving velocity of the spot on the convergent plane has also been measured experimentally.
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN248

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