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
1 北京理工大学 信息与电子学院，北京 100081
2 河北半导体研究所，河北 石家庄 050051
提出了一种工作在110 GHz 的耦合腔垂直传输结构。在垂直金属腔的两端对称地装配两个模式变换单元，作为波导的两个激励端口。模式变换单元在50 μm 厚度石英基片上实现，该基片采用通孔结构和双面镀金工艺。因此，该垂直传输结构在太赫兹频段具有较低的插入损耗。仿真结果与测试结果拟合良好，模式变换单元的 S21 仿真结果为-0.7 dB，测试结果小于-1.3 dB，在105~116 GHz 带宽的反射系数低于-10 dB。
太赫兹垂直传输 石英 耦合腔 terahertz vertical transition quartz coupling cavity 红外与激光工程
2020, 49(6): 20190566
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
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
1 福州理工学院 文理学院,福州 350000
2 福建医科大学 基础医学院,实验教学中心,福州 350122
我们提出一个方案,在星型耦合腔QED网络中一步实现任意两个非直接耦合光腔中原子的两比特量子相位门操作。该操作是通过虚光子交换技术,使两个非直接耦合光腔中的原子与星型网络中心光腔中的辅助原子形成有效的非对称海森堡XY模型。通过数值模拟验证了方案的可行性。在系统的整个演化过程中腔模始终处于真空态,并且原子不被激发,原子的自发辐射与腔的衰减得到有效抑制,通过数值求解主方程可以证明操作对耗散不敏感。
星型耦合腔QED网络 海森堡XY模型 量子相位门 Star-type cavity QED network Heisenberg XY model Quantum phase gate
福建医科大学基础医学院, 福建 福州 350122
提出一个在耦合腔中实现两原子间最大纠缠态的制备稳定的理论方案,其中双能级原子与两个量子化的腔场之间都是大失谐作用,同时,每个原子额外受到两个微弱经典场的非共振驱动。引入非局域的玻色膜,两个原子都与其中一个集合光腔膜发生共振,而与另一个集合光腔膜之间是大失谐。在缀饰态子空间中,通过经典场的幺正动力学和集合光腔膜的耗散通道联合作用来制备目标稳态。稳态的制备并不要求有特殊的初态,数值仿真表明,利用所提方案可以获得高保真度的Bell态,所提方案对系统参量的细微抖动具有稳健性。
量子光学 耗散 大失谐 耦合腔 纠缠态 激光与光电子学进展
2019, 56(24): 242703
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
1 武夷学院实验室管理中心, 福建 武夷山 354300
2 武夷学院机电工程学院, 福建 武夷山 354300
考虑了每个腔囚禁一个二能级原子，腔与腔之间通过光纤连接，且原子与腔发生共振相互作用的情况，利用几何量子失谐(GQD)研究了两子系统间的量子关联，分析了T型结构耦合腔系统中两原子间和两腔间的GQD。采用数值计算方法，讨论了原子与腔场以及腔与光纤间的耦合强度对GQD的影响。研究结果表明，随着原子与腔间的耦合系数的增大，原子间的GQD减弱，但腔间的GQD增强；随着光纤与腔间的耦合强度的增大，原子间的GQD增强，腔间的GQD却减弱。
量子光学 T型结构耦合腔 光纤 几何量子失谐 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 072701
