平行耦合腔波导对半导体激光器谱线宽度的控制作用

本文详细分析了平行耦合腔波导对谱线增宽因子的作用,得出在弱耦合和两腔内涨落互不相关的条件下,可以调节波导参数使增宽因子趋于零,从而使谱线宽度降低一个数量级以上,并讨论了耦合腔波导结构的近场和远场分布以及同相和反相模式的选择过程. 关键词：     

加入增益介质的表面等离子体激元耦合共振波导传输特性理论研究

将增益介质加入金属环构成的表面等离子体激元耦合共振波导,利用传输矩阵及时域有限差分方法研究了不同增益系数下该耦合共振波导的透射谱线、色散关系以及群折射率.结果表明,增益介质共振频率附近的反常色散及正常色散变化能有效影响由共振波导几何结构决定的色散关系曲线,且具有相反的效果,分别使其变得平坦和陡峭,从而放大和缩小由共振波导几何结构决定的群折射率.另外,增益系数随外加抽运光改变的特点使得加入增益介质的耦合共振波导具有传输性能可灵活调节特性.文章的研究对促进耦合共振波导在高密度光学集成中的广泛应用具有积极意义. 关键词： 增益介质 耦合共振波导 表面等离子体激元 群折射率     

带有增益介质层的混合脊状等离子体波导的传输特性

在传统脊状等离子体波导的基础上设计了一种带有增益介质层的新型混合脊状等离子体波导,其结构中的介质层部分包含两个区域:前区为单一介质,后区的脊是由2种介质构成的双层脊区。采用二维时域有限差分方法分析了波导结构的传输特性,得到了TM模下的电场分布图,并对输出功率以及传输损耗与结构参数和介质折射率的变化规律进行了讨论。结果表明,在波导中引入的增益介质材料磷化铟后其损耗达到-6 dB/μm。此种波导结构对于光集成芯片的研究与制作具有重要意义。     

有增益及损耗的平板波导导模的精确微扰分析

给出求含有增益层与损耗层的突变与渐变折射率剖面多层平板波导导模的微扰与解析计算公式。举例讨论了导模模式的增益（或损耗）与结构参数和偏振的关系，本文方法较求解复本征值的打靶法等简便且节省机时，对于（半导体激光器与半导体激光放大器等）实际遇到的波导结构能给出精确数值结果，并可用以分析材料的增益系数或损耗对ＴＥ和ＴＭ模式及其增益的影响等问题。     

N-DBR和双氧化限制层对VCSEL电、光、热特性的影响

根据增益波导垂直腔面发射激光器直接耦合的准三维理论模型,通过有限差分法对注入电流密度、载流子浓度、光场和热场分布方程求自洽解.研究了垂直腔面发射激光器的电、热和光波导特性,同时提出了一种具有双氧化限制层的增益波导垂直腔面发射激光器结构,并通过对比研究了N-型分布布喇格反射镜和双氧化限制层对增益波导垂直腔面发射激光器特性的影响.计算结果表明,如果忽略N-型分布布喇格反射镜的影响将与实际的垂直腔面发射激光器有较大偏差;双氧化限制层结构对激光器特性有较大的改善,它为增益波导垂直腔面发射激光器提供了一种降低阈值,抑制高阶横模的方法.     

基于硅波导的喇曼光放大器

在硅波导上添加反向偏压的PIN结构,当波导产生受激喇曼散射时,可以将波导中双光子吸收(TPA)产生的光生自由载流子扫出波导,降低了波导的非线性损失,极大地提高了硅波导中泵浦光对信号光的喇曼增益。为了应用已经非常成熟的硅工艺,并且应用硅波导使器件小型化,根据法布里-帕罗(F-P)腔和行波放大器理论,在硅波导两端的解理面蒸镀增透膜,应用这种波导的喇曼效应设计了一种光放大器,即基于硅波导的喇曼光放大器。建立了计算放大器增益的方程,给出了不同波导长度和输入功率情况下的放大器增益,得出适当增加波导长度和泵浦光功率可以得到较高喇曼增益的结论。基于硅的光放大器有较高的饱和功率且没有泵浦源的限制,通过调整泵浦激光的波长可以放大不同波长的信号光。     

脊加载曲折波导行波管注波互作用的线性理论研究

提出了一类新型毫米波大功率微波器件——脊加载曲折波导行波管,推导出了引入电子注后的"热"色散方程.通过数值求解此方程,研究了加脊尺寸和电子注参数对小信号增益影响.计算结果表明:通过适当的尺寸设计和工作参数的选择,此结构在Kα波段具有18.51%的3 dB增益带宽和1.15 dB/周期的增益;相比于常规曲折波导结构,脊加载结构在保证一定带宽的情况下,具有更高的增益和电子效率;为了进一步提高增益,可以适当增加脊宽度和高度,也可在一定范围内增加电子注电流. 关键词： 毫米波 曲折波导 脊加载 小信号增益     

增益波导垂直腔面发射激光器中的模式分析及实验研究

本文研究了增益波导垂直腔面发射激光器的横向及纵向模式特性。采用二维延伸抛物型复折射率波导结构从理论上分析了增益波导垂直腔面发射激光器中模式的横向电场分布、模式间隔、模式增益对远场分布图和光束发射角、耦合效率等.实验中在阈值电流之上既观测到稳定的基模工作,也观测到高阶非简并模工作等不同的光谱结构及远场分布,理论和实验基本吻合.     

Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂铝锗酸盐玻璃条形光波导的光路设计与增益预期

以6×8cm2的Er3+/Yb3+共掺铝锗酸盐玻璃作为光波导基底材料,设计出S型,U型和F型三种平面光波导.通过光束传播法对所设计的波导进行仿真模拟运算,S型、U型和F型三种结构波导在1528～1559nm范围内获得有效内增益,计算出其最大内增益分别为7.27、14.06和22.55dB,分别比直波导(6.42dB)高0.85、7.64和16.13dB.研究表明合理的波导结构设计可以保证在较小尺寸的基片上获得较高的信号增益.     

太赫兹波段折叠波导行波管的线性分析和计算

给出了太赫兹波段折叠波导行波管中考虑管壁欧姆损耗的带电子束扰动的色散方程。求解该方程可以得到器件中小信号增益的值。通过编制Matlab程序,分析计算了不同工作点、不同折叠波导结构参数和不同工作频段时小信号增益的变化特性。计算结果表明:适当选取工作点和结构参数,可以获得最佳增益值;考虑损耗后,除了前向增长的辐射场外,还会出现反向传输的静态波;随着工作频段向高频方向延伸,前向波的增益显著降低,而反向波强度则增大。因此,工作频率提高时,为了达到一定大小的增益,需要的折叠波导的周期数也相应增加。     

腔内有双折射滤光片的激光实际线宽

在研制高效宽带增益激光非线性频率转化的实验中发现,由双折射滤光片透过率计算出的激光输出频谱宽度比激光器实际频谱宽度要大一个数量级左右.考虑到激光模式竞争和均匀增宽效应,理论上提出了一个精确计算激光器实际频谱线宽的模型.用该模型模拟的带不同厚度双折射滤光片的调Q运转钛宝石激光器的光谱宽度与实验结果一致,这为优化设计双折射滤光片及该类激光器提供了依据.     

类锂硅离子X射线激光谱线宽度和电子密度的空间分布

通过分析类锂硅离子X射线激光谱线宽度的空间分布特性,表明斯塔克展宽是主要的展宽机制;由此得到增益介质电子密度的空间分布显示增益区电子密度约在10¹⁹/cm³左右,对应最大增益处的线宽为0.21?,电子密度为2.9×10¹⁹/cm³。 关键词：     

PPQ共轭有机聚合物平面光波导的非线性传输特性的实验研究

从实验上研究了聚苯基喹恶啉（ＰＰＱ）共轭有机物平面光波导中的飞秒光脉冲的非线性传输特性，难过研究其光波导中由于自相位调制效应而导致的光谱展宽，得到了ＰＰＱ的非线性折射率，同时表明ＰＰＱ共轭有机物平面光波导中具较大的非线性效应，有可能制作较理想的全光器件。     

Spectral linewidth and FM response for a four-section DBR laser

Conclusion Theoretical expressions were presented for the spectral linewidth, effective linewidth enhancement factor and FM response of a DBR laser with two active and two passive sections. It was shown that a nearly flat red-shifted FM response over several gigahertz can be obtained by nonuniform current injection and modulation of the lower-carrier-density section in the active region. However, a high FM efficiency is also accompanied by a relatively large spectral linewidth. Wavelength tuning by using the injection currents through the passive sections enhances the red-shifted FM efficiency but also broadens the spectral linewidth. In practice, linewidth broadening could be suppressed by using a large-bandgap material as the passive waveguide in order to reduce the optical confinement factor and, consequently, the tuning efficiency.     

Nondegenerate mirrorless oscillation in silicon waveguide

We propose nondegenerate four-wave mixing mirrorless oscillation in a multimode silicon nonlinear waveguide. Thanks to the large modal dispersion between two spatial modes caused by the high-index-contrast waveguide structure, two counterpropagating pumps of one spatial mode can generate two new optical waves of the other spatial mode at different frequencies. The phase-matching condition can be satisfied with the higher-order modes involved; therefore, frequencies of the newly generated light can be tuned by simply changing the pump frequency. The threshold power and conversion efficiency of the proposed mirrorless oscillation are investigated under different waveguide parameters.     

50-GHz repetition-rate, 280-fs pulse generation at 100-mW average power from a mode-locked laser diode externally compressed in a pedestal-free pulse compressor

280-fs pedestal-free pulses are generated at average output powers exceeding 100 mW at a repetition rate of 50 GHz by compression of the output of a mode-locked laser diode (MLLD) by use of a pedestal-free pulse compressor (PFPC). The MLLD consists of a monolithically integrated chirped distributed Bragg reflector, a gain section, and an electroabsorption modulator. The PFPC is composed of a dispersion-flattened dispersion-decreasing fiber and a dispersion-flattened dispersion-imbalanced nonlinear optical loop mirror. Frequency modulation for linewidth broadening is used to overcome the power limitation imposed by stimulated Brillouin scattering.     

非线性包层多量子阱波导的TE波

给出用以分析非线性包层多量子阱波导ＴＥ模光学非线性与双稳性的理论公式与计算方法。指出用均方根等效折射率法解本征方程是有效的简化方法。用本文方法分析了模折射率对波导总功率的依赖关系,芯区功率与总功率之间的双稳性以及模场分布与模折射率的关系。讨论了波导参数对光学非线性、双稳性及模场的分布的影响。     

Observation of the developing optical continuum along a nonlinear waveguide

We describe what is to our knowledge the first nondestructive measurement of the evolution of an optical continuum as a function of distance along a nonlinear waveguide. Spectral mapping is achieved on a subwavelength scale by utilizing near-field microscopy to probe the waveguide's evanescent field. The measured continuum broadening along the waveguide agrees in general form with predictions of broadening from theoretical calculations, but differs in some important details. Subwavelength resolution measurements are made both along and across the waveguide to reveal spectral variations not seen before by other techniques.     

四层不对称波导的一些近似关系式

本文在四层不对称波导的归一化电场方程和本征方程基础上,导出了归一化有效折射b表达式和限制因子Γ_x等的近似关系式,并提出了不对称近场和远场高斯分布的近似表达式。应用上述分析,研究了四层不对称波导的动态特性。文中导出了注入载流子分布,增益分布的解析表达式,可方便地计算模增益,阈值电流密度,最佳有源区厚度和最佳阈值电流密度。并进一步研究了结构参数对器件的影响。 关键词：