摘要：高功率下光束质量恶化问题制约着锥形激光器的发展,基于腔面光学薄膜,研究了腔面反射对光束质量的影响。建立了不包含抗反射结构的物理模型,采用锥形激光器的电光模型进行仿真,分析了不同腔面反射率下器件的光场分布。结果表明,在传统锥形激光器中,存在强烈的光泵、光束成丝、自聚焦和空间烧孔效应,来自腔面的剩余反射引发了上述非线性效应,最终影响光束质量。前腔面反射在此过程中起着关键作用,后腔面同样对光束质量有较大影响。通过优化腔面反射率,提出了两种优化路径,部分设计的光束质量因子小于2,实现了高光束质量。研究结果为锥形激光器的设计提供了参考。

摘要：单片集成式主振荡功率放大器(MOPA)具有体积小、功率大、光束质量高等优势,通过集成布拉格光栅,还能够实现窄线宽和动态单模,在倍频、泵浦、光通信和传感等领域具有重要应用价值,是近年来半导体光电子器件的研究热点。本文梳理了单片集成式MOPA的主流结构,包括锥形、脊型、布拉格光栅型和三段式MOPA,以各自的工作原理和性能特征为出发点,介绍其主要的研究方向,并结合它们各自面临的问题介绍最新的发展趋势。针对单片集成式MOPA中普遍存在的高功率下光束质量退化的问题,梳理了近年在外延层结构、腔面光学薄膜和电极设置等方面的优化设计,重点总结了单片集成式MOPA在提高光束质量及高功率、容线宽及高亮度方面的重要进展。围绕不同领域的应用需求,整理了具备高功率、窄线宽、高光束质量和高亮度等性能特征的单片集成式MOPA的研究进展,最后展望了单片集成式MOPA的发展趋势。

摘要：纹波系数是超辐射发光二极管(SLD)的关键指标,增透薄膜被用于降低纹波系数。基于平面波方法的增透膜设计得到广泛应用,然而倾斜腔面SLD中增透膜的性能普遍不佳,使用时域有限差分方法进行分析,发现存在反射曲线偏离和反射率高等问题。优化了增透膜设计,优化后1°~10°腔面倾角内的反射率降低,降幅最高达82%,其中双层增透膜反射率低于0.05%。采用反应磁控溅射工艺镀膜,并验证了优化设计效果。经过增透膜优化,光谱纹波得到有效抑制,SLD管芯纹波系数和调制系数分别仅为0.019 dB和2.30×10^(-3),降幅超过50%,在100 mA的驱动电流下仍保持10 mW的光功率。所研制的增透膜能够有效减小腔面反射率,利用该增透膜制备了低纹波SLD。研究结果为SLD及其他半导体光电子器件的光学薄膜研制提供了参考。

摘要：腔面光学薄膜是光纤光栅外腔激光器(ECL)的关键结构,平面波方法(PWM)被广泛应用于腔面光学薄膜的设计,然而该设计在ECL中的实际应用效果往往并不理想。本文在使用PWM方法时通过时域有限差分法分析其中的原因,并考虑腔面尺寸和结构影响。仿真结果显示,PWM设计存在反射率差和反射曲线偏移等问题,实际的反射特性显著偏离设计值。因此本文重点优化了薄膜设计,并采用磁控溅射工艺镀膜。测量结果显示,优化后增透膜的反射率降低了30%,高反膜反射率增至96%以上,所制备的ECL的光纤输出功率超过650 mW。本文研究结果为ECL和其他半导体光电子器件的腔面光学薄膜研制提供了参考。