Littrow结构近红外外腔半导体激光器的研究
发布时间：2022-10-19 19:47
激光器在原子物理、高分辨率光谱、相干光通讯、激光雷达等领域都有很重要的应用,这些领域均要求激光器输出光可以调谐到某一个或者多个特定波长,因此,具有优良输出特性的可调谐半导体激光器已成为不可或缺的光学器件。单片集成激光器如分布式反馈（DFB）激光器、分布式布拉格反射（DBR）激光器、垂直腔表面发射激光器（VCSEL）等都是通过温度或者电流来实现波长的可调谐,调谐范围仅有几纳米,并且不能实现连续调谐。可调谐外腔半导体激光器（ECDL）避免了上述问题,通过调谐外腔中的光学元件实现可调谐,最大连续可调谐范围可达到几十纳米,同时实现窄线宽输出。外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐范围大、光电转换效率高、高边模抑制比（SMSR）等优点。本文制备了不同输出波段的Littrow结构的外腔半导体激光器,通过设计特殊结构的增益芯片及调谐光学元件,优化激光器的输出特性,为可调谐外腔半导体激光器更广泛的应用提供了理论基础及实验证据。具体的研究内容及实验结果如下:（1）、外延生长InGaAs/GaAs双尺寸量子点,波导结构采用渐变折射率分离限制异质结构;并制备了量子点外腔半导体激光器。该激光器可实现第一激发态激...
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 可调谐外腔半导体激光器研究意义及背景
1.2 可调谐半导体激光器分类及应用
1.2.1 DFB型和DBR型可调谐激光器
1.2.2 可调谐垂直腔表面发射激光器
1.2.3 可调谐外腔半导体激光器
1.2.4 可调谐半导体激光器对比分析
1.2.5 可调谐外腔半导体激光器的主要应用
1.3 外腔半导体激光器的研究进展
1.3.1 量子阱结构外腔半导体激光器的研究进展
1.3.2 量子点结构外腔半导体激光器的研究进展
1.4 本论文的研究目的与研究工作
第2章 可调谐外腔半导体激光器基本原理
2.1 外腔半导体激光器的线宽
2.2 外腔半导体激光器的阈值电流
2.3 腔面镀AR膜对外腔半导体激光器性能的影响
2.3.1 对P-I曲线的影响
2.3.2 对可调谐范围的影响
2.4 转动轴位置对外腔半导体激光器的影响
2.4.1 Littrow结构外腔半导体激光器
2.4.2 Littman结构外腔半导体激光器
2.5 本章小结
第3章 半导体增益芯片的MOCVD外延制备及结构表征方法
3.1 MOCVD(AIXTRON200-4)外延系统介绍
3.2 外延片的表征技术
3.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
3.2.2 光致发光(PL)测试
3.2.3 X射线衍射(XRD)
3.3 双尺寸分布InGaAs/GaAs量子点外延结构的生长工艺
3.4 本章小结
第4章 Littrow结构双尺寸量子点外腔半导体激光器
4.1 研究背景
4.2 量子点增益芯片的结构及测试结果分析
4.3 量子点外腔半导体激光器及其测试结果
4.4 本章小结
第5章 Littrow结构量子阱外腔半导体激光器
5.1 研究背景
5.2 外腔半导体激光器的结构与原理
5.3 强、弱光反馈对外腔半导体激光器特性的影响
5.4 光栅刻线密度对外腔半导体激光器的影响
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
附录 英文缩略词列表
表I 专业术语的英文缩略词列表
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双透镜外腔结构的窄线宽可调谐半导体激光器[J]. 冯志庆,白兰,王宁,高磊,陈波,张需明. 发光学报. 2012(10)
[2]MEMS型可调外腔激光器的研究[J]. 钱坤,傅焰峰,张玓,唐毅. 光通信研究. 2012(02)
[3]InGaAs/GaAs单量子阱PL谱的温度变化特性[J]. 范伟,徐晓轩,孙秀峰. 光散射学报. 2008(02)
[4]外腔反馈对半导体激光器振荡特性的影响[J]. 刘崇,葛剑虹,陈军. 物理学报. 2006(10)
[5]光通信中激光发散小角度远场焦斑测量法[J]. 郭瑞,杨华军,胡渝,伍振海,江萍. 电子科技大学学报. 2006(04)
[6]半导体激光器远场发散角的近似计算[J]. 余华清,姜向东,刘金龙. 激光杂志. 2005(05)
[7]应用场发射扫描电镜表征纳米碳管的微观组织及其元素的定量分析[J]. 郭延风,朱桂秋,朱祖铭. 电子显微学报. 2003(06)
[8]外腔半导体激光器激光波长连续可调范围的研究[J]. 张剑,陈徐宗,王义遒. 光学学报. 2003(10)
[9]XRD摇摆曲线在单晶基片质量检测中的应用[J]. 宁永功,姬洪,王志红,刘爽. 现代仪器. 1999(04)
[10]X射线双晶衍射摇摆曲线本征半峰宽的理论计算[J]. 麦振洪,贺楚光,崔树范. 物理学报. 1990(05)
博士论文
[1]GaAs基近红外半导体激光器的设计、生长和制备研究[D]. 张建.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
本文编号：3693997
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 可调谐外腔半导体激光器研究意义及背景
1.2 可调谐半导体激光器分类及应用
1.2.1 DFB型和DBR型可调谐激光器
1.2.2 可调谐垂直腔表面发射激光器
1.2.3 可调谐外腔半导体激光器
1.2.4 可调谐半导体激光器对比分析
1.2.5 可调谐外腔半导体激光器的主要应用
1.3 外腔半导体激光器的研究进展
1.3.1 量子阱结构外腔半导体激光器的研究进展
1.3.2 量子点结构外腔半导体激光器的研究进展
1.4 本论文的研究目的与研究工作
第2章 可调谐外腔半导体激光器基本原理
2.1 外腔半导体激光器的线宽
2.2 外腔半导体激光器的阈值电流
2.3 腔面镀AR膜对外腔半导体激光器性能的影响
2.3.1 对P-I曲线的影响
2.3.2 对可调谐范围的影响
2.4 转动轴位置对外腔半导体激光器的影响
2.4.1 Littrow结构外腔半导体激光器
2.4.2 Littman结构外腔半导体激光器
2.5 本章小结
第3章 半导体增益芯片的MOCVD外延制备及结构表征方法
3.1 MOCVD(AIXTRON200-4)外延系统介绍
3.2 外延片的表征技术
3.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
3.2.2 光致发光(PL)测试
3.2.3 X射线衍射(XRD)
3.3 双尺寸分布InGaAs/GaAs量子点外延结构的生长工艺
3.4 本章小结
第4章 Littrow结构双尺寸量子点外腔半导体激光器
4.1 研究背景
4.2 量子点增益芯片的结构及测试结果分析
4.3 量子点外腔半导体激光器及其测试结果
4.4 本章小结
第5章 Littrow结构量子阱外腔半导体激光器
5.1 研究背景
5.2 外腔半导体激光器的结构与原理
5.3 强、弱光反馈对外腔半导体激光器特性的影响
5.4 光栅刻线密度对外腔半导体激光器的影响
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
附录 英文缩略词列表
表I 专业术语的英文缩略词列表
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双透镜外腔结构的窄线宽可调谐半导体激光器[J]. 冯志庆,白兰,王宁,高磊,陈波,张需明. 发光学报. 2012(10)
[2]MEMS型可调外腔激光器的研究[J]. 钱坤,傅焰峰,张玓,唐毅. 光通信研究. 2012(02)
[3]InGaAs/GaAs单量子阱PL谱的温度变化特性[J]. 范伟,徐晓轩,孙秀峰. 光散射学报. 2008(02)
[4]外腔反馈对半导体激光器振荡特性的影响[J]. 刘崇,葛剑虹,陈军. 物理学报. 2006(10)
[5]光通信中激光发散小角度远场焦斑测量法[J]. 郭瑞,杨华军,胡渝,伍振海,江萍. 电子科技大学学报. 2006(04)
[6]半导体激光器远场发散角的近似计算[J]. 余华清,姜向东,刘金龙. 激光杂志. 2005(05)
[7]应用场发射扫描电镜表征纳米碳管的微观组织及其元素的定量分析[J]. 郭延风,朱桂秋,朱祖铭. 电子显微学报. 2003(06)
[8]外腔半导体激光器激光波长连续可调范围的研究[J]. 张剑,陈徐宗,王义遒. 光学学报. 2003(10)
[9]XRD摇摆曲线在单晶基片质量检测中的应用[J]. 宁永功,姬洪,王志红,刘爽. 现代仪器. 1999(04)
[10]X射线双晶衍射摇摆曲线本征半峰宽的理论计算[J]. 麦振洪,贺楚光,崔树范. 物理学报. 1990(05)
博士论文
[1]GaAs基近红外半导体激光器的设计、生长和制备研究[D]. 张建.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
本文编号：3693997
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