在自我注射锁定的芯片激光器中,线宽缩小

科学领域:

• 光子学和激光技术的发展
• 半导体设备物理 半导体设备物理
• 量子光学是一种量子光学.

背景情况:

• 具有狭窄线宽的稳定激光发射对于连贯通信,激光雷达和遥感等应用至关重要.
• 对于先进的光学系统来说,具有Hz级激光线宽的芯片激光器是非常理想的.
• 了解自我注射锁定激光器光谱缩小的物理原理对于设备优化至关重要.

研究的目的:

• 在自注射锁定芯片激光器中研究光谱缩小到Hz级线宽背后的物理.
• 分析具有量子点和量子井活性区域的异质集成III-V/SiN激光器,重点关注载体量子束效应.
• 探索不同设备配置的线宽,输出功率和注入电流之间的权衡.

主要方法:

• 使用复合材料空腔结构用于自注射锁定芯片上的激光器.
• 分析了量子点和量子井活跃区域,考虑到载体量子封闭和状态密度.
• 进行了参数研究和多目标优化,以量身定制设备性能.

主要成果:

• 量子井和量子点设备都表现出类似的线宽缩小能力.
• 量子井激光器在自我注入锁定状态下表现出更高的光学功率.
• 量子点激光器显示出更高的能源效率.
• 最小化量子井层降低了门电流,而没有显著的功耗损失.
• 增加量子点层或密度增强的输出功率与最小的门电流增加.

结论:

• 不同质地集成的III-V/SiN激光器可以实现Hz级线宽.
• 量子井和量子点活性区域在功率和效率方面具有明显的优势.
• 量子井和量子点激光器的优化策略可以指导工程设计以提高性能.