GaAs半导体激光器线宽展宽因子的理论计算

本文利用简单模型综合考虑了带间跃迁、自由载流子吸收和带隙收缩对半导体激光器线宽展宽因子的影响,给出了半导体激光器线宽展宽因子的一种较为简便的计算方法.首先从理论上推导出线宽展宽因子的计算公式,分析并计算了GaAs半导体激光器的增益特性,并使用MATLAB软件中的Mupad工具包求解费米积分的数值解.然后根据得到的增益拟...     

InGaAs/GaAs应变量子阱激光器线宽展宽因子的理论研究

详细地介绍了计算线宽展宽因子(α因子)的理论基础及推导过程, 建立了α因子的简便模型. 该模型分别考虑了带间跃迁、带隙收缩和自由载流子效应对α因子的影响, 利用不同载流子浓度下的增益曲线得到光子能量随载流子浓度的变化速率以及微分增益, 进而对α因子进行近似计算. 模拟计算了InGaAs/GaAs量子阱激光器的增益曲线及α 因子的大小, 计算结果与文献报道的实验值相符. 进一步讨论了InGaAs/GaAs量子阱阱宽及In组分对α 因子的影响. 结果表明, α 因子随In组分和阱宽的增加而增加.     

p型掺杂1.3μm InAs/GaAs量子点激光器的最大模式增益特性的研究

对p型掺杂13 μm InAs/GaAs量子点激光器的最大模式增益进行了实验和理论分析.实验上,测量了不同腔长激光器阈值电流密度与总损耗的对应关系,拟合出的最大模式增益为175 cm^-1,与相同结构非掺杂量子点激光器的最大模式增益一致.同时理论分析表明,p型掺杂对InAs/GaAs量子点激光器的最大模式增益并无影响,并且最大模式增益的计算结果与实验值相符.具有较小高度或高宽比的量子点能达到更高的最大模式增益,而较高的最大模式增益对p型掺杂13 μm InAs/GaAs自组织量子点激光器在光通信系统中的应用具有重要意义. 关键词： 最大模式增益 p型掺杂 InAs/GaAs量子点激光器     

基于Ag2Se量子点的近红外自组装激光器

铅盐量子点的最低量子态的多重简并和胶体量子点与谐振腔耦合难度大,阻碍了近红外胶体量子点激光器的发展.本文利用基于Ag₂Se量子点的自组装激光器解决了上述问题.利用最低量子态二重简并的Ag₂Se量子点代替铅盐量子点来实现低阈值的近红外光增益.使用有限元法深入分析了咖啡环微腔的模场分布和振荡机制,结果表明光场在横截面内沿之字形路径传播振荡,量子点与腔模式实现了强耦合.分析了腔长与自由光谱范围和激光发射波长的关系,基于此关系以及Ag₂Se量子点的增益谱特性设计了单模近红外激光器,分析了该激光器的激光特性.以仿真结果为指导,实验制备了阈值低至158 μJ/cm²,线宽为0.3 nm的单模近红外激光器.通过增加激光器腔长,使发射波长从1300 nm增至1323 nm.此外,由于Ag₂Se量子点的毒性几乎可以忽略,所以本文推进了环境友好的近红外激光器向实用型激光器发展.     

1.3μm GaAs基量子点垂直腔面发射激光器结构设计与分析

结合垂直腔面发射激光器（VCSEL）原理以及量子点增益特点，计算了不同结构VCSEL的腔内损耗和量子点的模式增益.分析了激光器阈值特性以及氧化限制层对光损耗的影响.设计了含 氧化限制层的13μm量子点VCSEL结构. 关键词： 量子点 垂直腔面发射激光器 增益     

应变量子阱激光器阱宽与组分的确定和增益特性的理论研究

本文根据一维势阱和应变效应的简单理论,给出一种既简单又较准确的确定量子阱的组分和阱宽的方法。并且,针对较为常用的波长为1.3μm的InGaAs/InGaAsP材料以及最新兴起的InAsP/In材料应变量子阱激光器,利用该方法得到了组分和量子阱阱宽。再根据这些参数,利用变分法计算了量子阱的能带结构和二维电子气状态密度。然后,在选取不同的线形函数的情况下分别计算了对应于不同的注入载流予浓度时的这两种激光器的线性增益和微分增益。     

InGaAsSb/AlGaAsSb长波长多量子阱激光器有源区的优化设计

系统地研究了波长为2.7μm的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱激光器中有源区的优化设计.分别用含应变势的6带KP模型和抛物带模型计算价带和导带的能带结构，并得到薛定谔方程和泊松方程的自洽解，由此计算量子阱在载流子注入时的增益谱.研究表明制约量子阱增益的主要因素不是跃迁矩阵元，而是粒子数反转程度，尤其是空穴填充HH1子带的概率.增加压应变或减小阱宽都会提高量子阱增益.前者降低了价带HH1子带空穴的平面内有效质量；后者拉大了价带子带间距，尽管它同时略微增加了空穴有效质量.这两种因素都导致价带顶空穴态     

850nm高亮度锥形半导体激光器的光电特性

采用激射波长为850 rm的AlGaInAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制增益量子阱结构的外延片,设计并制备了具有条形结构和锥形结构的半导体激光器.在输出功率同为1 W时,锥形激光器的发散角、光束传播因子和亮度分别为4°、2.8和9.9 MW·cm-2·sr-1,远好于条形激光器的6°、9.2和3.0 MW·cm...     

940 nm垂直腔面发射激光器单管器件的设计与制备

计算了InGaAs/AlGaAs量子阱的激射波长与阱垒厚度的关系,并通过Rsoft软件计算了不同温度下的材料增益特性.计算并分析了渐变层厚度对分布布拉格反射镜(distributed Bragg reflectors,DBRs)势垒尖峰及反射谱的影响,通过传输矩阵理论得到P-DBR和N-DBR的反射谱和相位谱.模拟了垂直腔面发射激光器(vertical surface emitting lasers,VCSEL)结构整体的光场分布,驻波波峰与量子阱位置符合,基于有限元分析模拟了氧化层对电流限制的影响.通过计算光子晶体垂直腔面发射激光器(photonic crystal vertical cavity surface emitting lasers,PC-VCSEL)中不同的模式分布及其品质因子Q,证明该结构可以有效地实现基横模输出.通过光刻、刻蚀、沉积、剥离等半导体工艺成功制备出氧化孔径为22μm的VCSEL和PC-VCSEL,VCSEL的阈值电流为5.2 mA,斜率效率0.67 mW/mA,在不同电流光谱测试中均是明显的多横模输出;PC-VCSEL的阈值电流为6.5 mA,基横模输出...     

1.3μm量子点垂直腔面发射激光器高频响应的优化设计

结合垂直腔面发射激光器(VCSEL)原理以及量子点增益特点，计算了有源层p掺杂结构的量子点VCSEL的材料增益和3 dB带宽，发现p掺杂结构可以大大提高频率特性.结合VCSEL激射条件和阈值特性，分析了对VCSEL结构的要求；分析了分布参数对频率特性的影响，对其外部封装提出了要求.设计了高频率响应的含氧化限制层的1.3 μm量子点VCSEL结构. 关键词： 量子点 垂直腔面发射激光器 微分增益 3 dB带宽     

基于最大等增益圆的矢量调制器增益控制方法

矢量调制器因其自身结构小、功耗低等特点已广泛应用于雷达、导航、仪器仪表及卫星通信等领域。基于矢量调制器的最大等增益圆理论,深入分析了增益圆点、半径与调制器增益输出的关系,设计出一种可全频段扫描、一键自动测试的通用矢量调制器增益控制方案,实现了对矢量调制器增益输出以及其平坦度的精确控制,并可灵活设置矢量调制器的精度和平坦度指标,提高了矢量调制器的性能以及校准效率。验证对象为Hittite Microwave公司的HMC1097LP4E矢量调制芯片,单点验证时间不超过1min,增益控制精度可达0.1dB,平坦度可达0.5dB。     

线性与非线性传热过程的Curzon-Ahlborn热机在任意功率时的效率

热机性能的优化是热力学领域的一个重要问题,而工质与热源之间的传热过程是热机工作时产生不可逆的主要来源.本文在引入功率增益和效率增益两个重要参数的基础上,基于一个简化的Curzon-Ahlborn热机模型并利用合比分比原理,给出了线性与非线性传热过程的热机在任意功率输出时的效率表达式,结合数值计算详细讨论了热机在任意功率输出时的特性.研究表明,参数ξ作为功率增益δP的函数存在两个分支:在第一分支上(不利情形),效率呈现出单调变化特征;在第二分支上(有利情形),效率随着的δP变化是非单调的且有最大值.随着传热指数的增加,热机的工作区域减小,这源于非线性传热过程包含热辐射所致.进一步发现功率-效率关系曲线存在权衡工作点,热机在该点附近工作能够实现最有效的热功转换.研究结果有助于深入理解具有不同传热过程热机的优化执行.     

“神光— Ⅱ”实验装置主放大器中寄生振荡的研究

报道了寄生振荡对“神光－Ⅱ”实验装置主放大器增益的影响，并给出了理论计算和实验结果。     

Two-dimensional gain cross-grating based on spatial modulation of active Raman gain

Based on the spatial modulation of active Raman gain,a two-dimensional gain cross-grating is theoretically proposed.As the probe field propagates along the z direction and passes through the intersectant region of the two orthogonal standingwave fields in the x-y plane,it can be effectively diffracted into the high-order directions,and the zero-order diffraction intensity is amplified at the same time.In comparison with the two-dimensional electromagnetically induced cross-grating based on electromagnetically induced transparency,the two-dimensional gain cross-grating has much higher diffraction intensities in the first-order and the high-order directions.Hence,it is more suitable to be utilized as all-optical switching and routing in optical networking and communication.     

啁啾脉冲多程放大及其逆问题的研究

利用非线性薛定谔方程和速率方程，研究了啁啾脉冲在增益介质中多程放大的特性. 在此基础上，利用分步傅里叶和迭代法对啁啾脉冲多程放大的逆问题做了研究和模拟，即在给定输出脉冲和多程放大系统参数的情况下，求出相应的输入脉冲波形. 有关结果对啁啾脉冲的多程放大及整形提供有用的理论参考. 关键词： 增益窄化 增益饱和 迭代法 逆问题     

General and effective dynamic gain spectrum control of broadband raman amplifiers with multi-wavelength pumping

An effective feedback algorithm is proposed to dynamically control the gain spectra of multi-wavelength pumped broadband Raman amplifiers. Based on Raman coupling power equations, a simple saturation factor is introduced to achieve the adjusting matrix. By using this method, efficient pump adjustment can be carried out to accomplish wide-range dynamic gain spectrum control (larger than 22 dB dynamic range) as well as automatic gain clamping even for 90 nm bandwidth, highly-saturated RAs. Moreover, this algorithm can be well applied to different fiber types as well as pumping schemes. Some useful guidelines are also demonstrated.     

光孤子脉冲在增益色散和增益饱和非线性介质中的传播

本文获得了增益色散和增益饱和非线性介质中的光孤子脉冲的解析解。数值计算结果表明,在这类介质中光孤子脉冲传输是可能的,然而由于波传输的内禀特性,这种稳定传输被限制在较短的距离内。在高能量脉冲注入的情况下,光孤子脉冲将分裂为不同传输速度的多个光脉冲。     

Automatic test system for progressive gain of dynode photomultiplier tube北大核心CSCD

逐级增益是评价打拿极光电倍增管（photomultiplier tube, PMT）性能的重要参数之一,目前国内仅有一台逐级增益测试系统,依靠人工操作,测试效率不高。为提高逐级增益测试效率,设计了一套打拿极PMT逐级增益自动测试系统。该系统使用由可控光阑、电动挡板等组成的自动光源实现光源输出强度连续可调,并通过控制高压模块、分压器模块和继电器模块实现逐级电压的通断。利用精度为0.01 nA的电流计模块完成信号的采集、处理和传输,实现对逐级增益的自动测量。实验证明,该系统可有效测量打拿极PMT的逐级增益特性,测试重复性在2%以内,满足测试需求。     

非共线相位匹配LBO晶体飞秒光参变放大器的研究

对非共线相位匹配LBO晶体飞秒光参变放大器进行了系统地分析和理论研究，用数值方法得出了非共线角、相位匹配角、增益和增益带宽之间的关系，给出了放大器设计的各种最优化参量。研究结果表明，这种参变放大器不仅可以实现较高的参变增益和获得极宽的增益带宽，还具有较大的参变允许角、较小的走离角和小的群速色散。因此这种参变放大器对于以纳秒级高功率激光作为抽运光，利用光参变啁啾脉冲放大（OPCPA）技术高效率参变放大飞秒脉冲产生10^12W甚至10^15W级的超强超短激光脉冲具有重要的意义。建立的理论模型具有普遍意义，也为其他类似的参变过程提供了重要的理论依据。     

光纤喇曼增益系数的简捷测量

基于小信号开关增益原理,采用抽运光-探测波法,利用SLD(超辐射激光二极管)作为宽带小信号探测光源,快速测量出了标准单模光纤(G.652)的频移为0.5～20 THz内的喇曼增益系数,测量结果和文献中已有的值基本吻合,所测得的光纤喇曼增益系数可用于光纤喇曼放大器的理论和实验研究,该方法同样可以对其他类型光纤的喇曼增益系数进行测量.