本文關(guān)鍵詞：基于圓偏振光注入1550nm垂直腔面發(fā)射激光器的偏振轉(zhuǎn)換特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：邊發(fā)射激光器(edge-emitting semiconductor lasers,EELs)和垂直腔面發(fā)射激光器(vertical-cavity surface-emitting lasers,VCSELs)中所呈現(xiàn)的光開關(guān)、光學(xué)雙穩(wěn)等非線性動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象因在光互連、全光信號(hào)處理領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而受到廣泛關(guān)注。相對(duì)于EELs而言,VCSELs具有低制造成本、低閾值電流、較大的調(diào)制帶寬、單縱模輸出、圓形輸出光斑等優(yōu)勢(shì)。更為特別的,VCSELs中圓形對(duì)稱結(jié)構(gòu)的有源區(qū)以及弱各向異性的增益材料導(dǎo)致VCSELs輸出偏振的穩(wěn)定性較差,因此在VCSELs中易于觀察到偏振轉(zhuǎn)換(polarization switching,PS)和偏振雙穩(wěn)(polarization bistability,PB)現(xiàn)象。通過連續(xù)改變VCSELs的電流、溫度,或通過引入電流調(diào)制、光反饋或光注入等外部擾動(dòng)均可觀察到PS現(xiàn)象,其中引入外部光注入的方式最為常見。根據(jù)注入方式的不同,光注入可分為正交偏振光注入、可變偏振光注入以及圓偏振光注入(circularly polarized optical injection,CPOI)。目前,對(duì)正交偏振光注入和可變偏振光注入下VCSELs的PS特性已有大量研究,而關(guān)于圓偏振光注入下VCSELs的PS特性的研究鮮有報(bào)道。本文實(shí)驗(yàn)研究了圓偏振光注入下1550 nm VCSELs的PS特性。研究結(jié)果表明:自由運(yùn)行的1550 nm VCSEL在不同偏置電流作用下,可運(yùn)行在y偏振模式、x偏振模式或兩偏振分量共存狀態(tài)。對(duì)于自由運(yùn)行在y偏振模式的1550 nm VCSEL,引入圓偏振光注入后,在合適的注入光功率Pinj和頻率失諧Δν1(=νinj νx,νinj和νx分別指注入光頻率和1550 nm VCSEL自由運(yùn)行下x偏振分量頻率)下,可實(shí)現(xiàn)I類PS(由高頻偏振分量轉(zhuǎn)換到低頻偏振分量),發(fā)生I類PS所需的最小注入光功率Pinj min的極小值位于負(fù)頻率失諧區(qū);對(duì)于自由運(yùn)行在x偏振模式的1550 nm VCSEL,引入圓偏振光注入后,在合適的注入光功率Pinj和頻率失諧Δν2(=νinj νy,νinj和νy分別指注入光頻率和1550 nm VCSEL自由運(yùn)行下y偏振分量頻率)下,可實(shí)現(xiàn)II類PS(即由低頻偏振分量轉(zhuǎn)換為高頻偏振分量),發(fā)生II類PS所需的最小注入光功率存在兩個(gè)極小值,一個(gè)位于負(fù)頻率失諧區(qū),另一個(gè)位于正頻率失諧區(qū)。最后,給出了圓偏振光注入下1550 nm VCSEL的非線性動(dòng)力學(xué)輸出在注入光功率和頻率失諧構(gòu)成的參數(shù)空間中的演化圖譜。
【關(guān)鍵詞】：1550 nm垂直腔面發(fā)射激光器(1550 nm VCSELs) 圓偏振光注入(CPOI) 偏振轉(zhuǎn)換(PS)
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs)的歷史進(jìn)程10-12
• 1.2 VCSELs器件結(jié)構(gòu)與應(yīng)用12-18
• 1.2.1 VCSELs的結(jié)構(gòu)與優(yōu)點(diǎn)12-15
• 1.2.2 VCSELs的相關(guān)應(yīng)用15-18
• 1.3 1550 nm VCSELs面臨的技術(shù)問題與研究進(jìn)程18-20
• 1.3.1 1550 nm VCSELs面臨的技術(shù)問題18-19
• 1.3.2 1550 nm VCSELs的研究進(jìn)程19-20
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容及意義20-21
• 第2章 VCSELs的基礎(chǔ)理論與偏振特性21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 描述VCSELs的理論模型21-25
• 2.2.1 擴(kuò)展的L-K速率方程21-22
• 2.2.2 孤立VCSELs的自旋反轉(zhuǎn)模型22-25
• 2.3 光注入VCSELs的速率方程組25-28
• 2.3.1 外部光注入下VCSELs的速率方程25-27
• 2.3.2 自發(fā)輻射噪聲項(xiàng)的引入27
• 2.3.3 圓偏振光注入下VCSELs的速率方程組27-28
• 2.4 光注入VCSELs的偏振特性以及其研究現(xiàn)狀28-30
• 2.4.1 VCSELs的偏振原理28-29
• 2.4.2 光注入VCSELs偏振特性的研究現(xiàn)狀29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 基于圓偏振光注入1550nmVCSELs的偏振轉(zhuǎn)換特性研究31-38
• 3.1 引言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置31-32
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論32-37
• 3.3.1 1550nmVCSEL自由運(yùn)行在y偏振模式33-35
• 3.3.2 1550nmVCSEL自由運(yùn)行在x偏振模式35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 結(jié)束語(yǔ)38-40
• 參考文獻(xiàn)40-49
• 致謝49-50
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文50

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本文編號(hào)：508098