設(shè)計(jì)了一種用于850 nm GaAs基VCSEL的高折射率對(duì)比度亞波長(zhǎng)光柵(HCG),整體結(jié)構(gòu)采用GaAs材料體系,包含光柵層及為緩解其應(yīng)力問(wèn)題而設(shè)計(jì)的應(yīng)力緩沖層和以AlGaAs或AlAs氧化后形成的AlOx低折射率亞層。通過(guò)Rsoft軟件對(duì)HCG的反射特性進(jìn)行仿真研究,分析了不同光柵參數(shù)對(duì)反射譜的作用規(guī)律,重點(diǎn)探究了應(yīng)力緩沖層和低折射率亞層對(duì)光柵特性的影響。設(shè)計(jì)了中心波長(zhǎng)850 nm的TM模HCG,反射率大于99. 9%的帶寬可達(dá)91 nm,與中心波長(zhǎng)之比達(dá)到10. 7%,同時(shí)TE模的反射率不超過(guò)90%,顯示出了良好的偏振選擇性。該結(jié)構(gòu)可以替代VCSEL中的P型分布式布拉格反射鏡,提供高反射率、寬帶寬,并改善由不同材料體系所導(dǎo)致的應(yīng)力問(wèn)題,提高器件穩(wěn)定性。

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圖1光柵結(jié)構(gòu)示意圖：周期Λ，占空比f(wàn)，光柵層厚度h1，應(yīng)力緩沖層厚度h2，低折射率亞層厚度h3

針對(duì)850nm波段GaAs基VCSEL設(shè)計(jì)一種與其同材料體系的HCG來(lái)代替P型DBR，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括光柵層、應(yīng)力緩沖層、低折射率亞層以及基底。光柵層、應(yīng)力緩沖層和基底均由GaAs材料構(gòu)成，低折射率亞層由富Al的AlGaAs或AlAs氧化而成，生成的氧化層結(jié)構(gòu)致密穩(wěn)定且折射....

圖2TM模式垂直入射時(shí)不同光柵參數(shù)與波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的反射率：（a）光柵周期，（b）占空比，（c）光柵厚度，（d）應(yīng)力緩沖層厚度

如圖4所示，在中心波長(zhǎng)附近，TM模具有接近于1的高反射帶，且隨亞層厚度的增大高反射帶寬也增大。但TE模在此區(qū)間內(nèi)的變化則呈現(xiàn)隨低折射率亞層厚度的增大，反射率出現(xiàn)個(gè)別區(qū)域的迅猛增長(zhǎng)。當(dāng)厚度升至0.1μm時(shí)，833nm處的反射率達(dá)到了89.3%；當(dāng)厚度大于0.2μm時(shí)，833nm....

圖3(a）無(wú)低折射率亞層時(shí)TM模對(duì)應(yīng)的反射率譜，（b）有低折射率亞層時(shí)TM模對(duì)應(yīng)的反射率譜，（c)TM模式下低折射率亞層厚度與波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的反射率，（d)TE模式下低折射率亞層厚度與波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的反射率

設(shè)計(jì)了一種與850nmVCSEL同材料體系的GaAs基TM偏振高折射率對(duì)比度亞波長(zhǎng)光柵，基于HCG的衍射特性及VCSEL的工作機(jī)理，采用嚴(yán)格耦合波方法仿真研究了各光柵參數(shù)對(duì)反射譜的作用規(guī)律。光柵周期、占空比對(duì)高反射帶的位置和帶寬影響較大，只在特定區(qū)域表現(xiàn)較寬的高反射帶。但相比....

圖4不同低折射率亞層厚度時(shí)TM和TE模對(duì)應(yīng)的反射率譜，（a）低折射率亞層厚度為0.08μm,(b）低折射率亞層厚度為0.14μμm,(c）低折射率亞層厚度為0.2μμm

圖3(a）無(wú)低折射率亞層時(shí)TM模對(duì)應(yīng)的反射率譜，（b）有低折射率亞層時(shí)TM模對(duì)應(yīng)的反射率譜，（c)TM模式下低折射率亞層厚度與波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的反射率，（d)TE模式下低折射率亞層厚度與波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的反射率圖5TM和TE模對(duì)應(yīng)的反射率譜：反射率R>99.9%，帶寬為91nm（Λ=0.38....

本文編號(hào)：3968508