1 长春理工大学物理学院 高功率半导体激光国家重点实验室， 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
3 吉光半导体科技有限公司， 吉林 长春 130031
如今，人们对研究耦合腔面发射激光器结构的兴趣逐渐增加。这种结构通过向主腔施加调制电的同时向每个反馈腔施加直流电来实现带宽提升。然而，单独驱动主腔对器件性能的影响尚未得到深入研究。为了更全面地了解耦合腔激光器，我们设计并制备了边长为30 μm×30 μm的方形横向耦合腔VCSEL，并研究了在方形横向耦合腔中单独驱动主腔时器件性能的变化。室温下，-3 dB带宽达30.1 GHz，在非归零调制下，在背对背传输速率40 Gbit/s时获得清晰的眼图，相对强度噪声值为-160 dB/Hz。证明了反馈腔在不加驱动的条件下仍会对主腔的性能提供正向作用。设计的TCC-VCSEL器件只需要一个电源驱动，使其适用于高密度集成，为封装集成应用提供了新的思路。
垂直腔面发射激光器 横向耦合腔 高速 vertical-cavity surface-emitting lasers（VCSEL） transverse coupled cavity high-speed 
Author Affiliations
Abstract
1 School of Microelectronics, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
2 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
3 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We report a 1.65 µm square-Fabry–Pérot (FP) coupled cavity semiconductor laser for methane gas detection. The laser output optical power can reach 7.4 mW with the side mode suppression ratio about 40 dB. The wavelength tuning range is 2 nm by adjusting the FP cavity injection current, covering the methane absorption line at 1653.72 nm. The lasing wavelength can also be tuned by adjusting the square microcavity injection current or temperature, respectively. Methane gas detection is successfully demonstrated utilizing this laser.
coupled cavity lasers tunable lasers tunable diode laser absorption spectroscopy methane gas detection Chinese Optics Letters
2022, 20(6): 061401
江苏大学计算机科学与通信工程学院, 江苏 镇江 212013
为了构建光学三极管模型,设计了一个基于半导体磁性材料InSb的PT(parity-time)对称耦合微腔的结构模型。通过结构参数优化,产生了PT对称结构磁场强耦合的极点效应。在极点频率附近,通过改变输入电流信号改变施加在磁性材料上的磁感应强度,实现极点状态下信号的放大输出。这种放大可以是同相,也可以是反相,该设计实现了特殊光学三极管模型。
光学器件 激光光学 parity-time对称耦合微腔 光学三极管 同相放大 反相放大
1 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心, 北京 100049
理论分析并制备了1.31 μm正方形-Fabry-Perot(FP)耦合腔半导体激光器,其中正方形腔作为FP腔的一个反射端面,其反射率可以通过改变注入正方形腔的电流调节。正方形模式和FP模式之间的模式耦合能够抑制其他边模,易于实现单模激射。实验获得的单模激射边模抑制比最高为38 dB,其波长调谐范围为6 nm,估算的器件特征温度T0为46 K。
激光器 半导体激光器 微腔 耦合腔激光器 单模激射 特征温度
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江大学光电科学与工程学院, 教育部光子学国际合作联合实验室, 浙江 杭州 310027
2 之江实验室, 浙江 杭州 310000
随着通信行业的快速扩张以及光互联、片上实验室等技术的发展,人们对激光器等器件集成化、小型化的需求日益增长。半导体纳米线激光器由于其独特的一维结构与灵活的带隙调控性能等特点,在微纳激光器领域受到广泛研究。实现单模输出的半导体纳米线激光器,对光互联、传感、光谱学以及干涉测量等领域具有重要意义。综述了单模半导体纳米线激光器的基本技术与研究进展。介绍了半导体纳米线激光器的常用材料,并利用圆介质波导模型分析了其基本模式特性,详细阐述了半导体纳米线实现单模激光输出的主要方法以及发展现状,并对各方案面临的挑战进行了总结。
激光光学 单模半导体纳米线激光器 纳米线激光器 模式选择 短腔 耦合腔
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
为提升光腔衰荡高反射率测量技术的精度,提出了一种基于耦合光腔衰荡技术的高反射率测量方法。该方法在耦合光腔衰荡系统中引入衰荡腔腔内模式监测模块,以腔内运行模式为判据寻找初始腔和测试腔耦合效率一致的状态,从而实现更高的测量精度。实验结果表明:在确保腔内模式处于基横模状态时,初始腔和测试腔腔内的等效损耗降低值几乎一致;对于同一高反射率待测样片,该技术对比传统方法可实现10.0%~27.1%测量精度的提升。
测量 光腔衰荡技术 高反射率测量 耦合光腔衰荡技术 基横模
National Key Laboratory of Science and Technology on Vacuum Electronics, School of Electronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu60054, China
对W波段三槽梯形线耦合腔慢波结构（包括大功率输入输出耦合器和射频窗）的加工和冷测进行了研究。此慢波结构由一个矩形波导耦合器馈电，该耦合器由放置在输入腔短边上的三阶阶梯变换矩形波导组成。首先，利用仿真方法研究了慢波结构的色散、互作用阻抗、传输特性和注-波互作用。结果表明，采用三槽梯形线耦合腔慢波结构的行波管能够在91～96 GHz的频率范围内提供大于1 000 W的饱和输出功率，并且在94 GHz频点，饱和输出功率最大，可以达到1 125 W。其次，采用高精度数控铣床加工出三槽梯形线慢波结构，并将其固定在非磁性不锈钢外壳中。文中给出了带有耦合器和射频窗的三槽梯形线慢波系统的测试结果，表明在90 GHz到100 GHz的频率范围内，S11<-10 dB。因此，三槽梯形线慢波结构在W波段大功率行波管方面具有应用前景。
行波管 W波段 三槽梯形 耦合腔慢波结构 冷测 traveling wave tube W-band three-slot-staggered-ladder coupled cavity slow wave structure (CC-SWS) cold test
广东工业大学 物理与光电工程学院, 广州 510006
通过本征方程研究了工作在太赫兹(THz)频段的高次模同轴谐振腔, 讨论了TMm,1,0模, TMm,2.0模与TMm,1,1模的谐振频率与腔体的几何参数之间的关系, 并给出了工作模式的选择依据。在此基础上, 提出了一种新型的0.3 THz TM10,1,0模同轴耦合腔链, 使用等效电路模型和CST-MWS软件对耦合腔链的色散特性、特征阻抗和电场分布等冷腔特性进行了分析和仿真, 并着重分析和总结了耦合腔链的几何参数对色散特性和特征阻抗的影响。研究结果表明：对于工作在THz频段的高次模同轴耦合腔链, 采用TM10,1,0模为工作模式是合理的选择; 工作于2π腔模的0.3 THz TM10,1,0模同轴耦合腔链具有较大的特征阻抗, 但模式间隔较小, 因此可将其应用于窄带太赫兹扩展互作用器件; 增大高次模耦合腔链的耦合槽张角是增大模式间隔的最佳途径。
太赫兹 同轴谐振腔 高次模 耦合腔链 CST-MWS仿真软件 terahertz coaxial resonant cavity high-order mode coupled cavity chain CST-MWS simulation software 强激光与粒子束
2018, 30(10): 103101
主要介绍了某X波段大功率耦合腔脉冲行波管两级降压收集极的CAD分析、结构设计及研制结果。通过使用国营第七七二厂2.5维互作用程序软件包(TWTC软件)对行波管输出端96条电子轨迹的半径，轴向、径向速度模拟并分析，判断电子注层流性情况，然后对两级降压收集极进行光学设计、结构设计和热分析，装管验证结果表明：实测值结果与理论计算的两级降压收集极各电极电流分配比例、收集极效率等参数接近。
大功率 耦合腔脉冲行波管 两级降压收集极 电子轨迹 收集极效率 high power coupled-cavity traveling wave tube two stage depressed collector electron trajectories collector efficiency 强激光与粒子束
2017, 29(10): 103002
