椭圆偏振光注入下VCSELs的偏振开关特性研究

本文基于自旋反转模型,理论研究了椭圆偏振光注入下垂直腔面发射激光器(VCSELs)的偏振开关特性。研究结果表明:在X偏振模占主导的VCSELs中,采用椭圆偏振光注入时,随着注入偏转角度θ的增大,VCSELs发生偏振开关所需的最小注入系数(ηin min)值将呈现减小的趋势;当注入偏转角度θ值固定时,随着注入光与VCSELs中心频率之间的频率失谐量从负值变化到正值,ηin min值总体呈现出先减小后增大的趋势,而ηin min的极小值出现在了注入光的频率靠近VCSELs的Y偏振模频率的附近。因此,改变注入偏转角度及注入频率失谐量均可以实现对VCSELs的偏振开关的有效调控。     

垂直腔面发射激光器光谱特性的实验研究

垂直腔面发射激光器（VCSEL）的偏振光随着电流的不同，出光的方向会发生变化。VCSEL注入电流在大于阈值时由于在谐振腔中存在微小的各向异性，使得光谱的单色性大大降低，这可能会导致VCSEL通信网络质量的下降，这就要求我们在设计和生长VCSEL时尽量减小腔内的各向异性。我们利用一套实验装置，在不同的注入电流下测量了VCSEL偏振光的光谱，从中得出VCSEL的一些光谱特性。     

可变偏振光注入垂直腔面发射激光器的频率诱导偏振双稳

为了探索垂直腔面发射激光器偏振敏感的双稳演 化规律,进一步拓展其在光信息处理领域方面的应 用,本文采用自旋反转模型,数值研究了可变偏振光注入下1 550 nm垂直腔面发射激光器频率诱导偏振双 稳的特性。研究结果表明:在可变偏振角度光注入下,通过沿不同路径扫描频率失谐,垂直 腔面发射激光 器的两个正交偏振分量可在负失谐和正失谐区域产生频率诱导的偏振双稳。对于一确定的注 入强度,注入 光偏振角度的增加可导致负失谐区域的偏振双稳宽度逐渐扩展,而正失谐区域双稳宽度无明 显的变化;给 定适当的注入光角度,较大的注入强度更易于在负失谐区域展宽偏振双稳宽度。此外,在注 入光偏振角度 和注入强度均一定时,不同偏置电流情况下激光器偏振分量的频率诱导双稳宽度存在较大差 异,系统可以 通过合理地调节注入光偏振角以及偏置电流等参量实现对频率诱导偏振双稳的灵活控制。     

外加电场下垂直腔面发射激光器的偏振转换电流

电光效应双折射可以控制垂直腔面发射激光器的偏振特性。本文计算了作用在垂直腔面发射激光器（VCSEL）的上面的分布格反射镜（DBR）上的外加电场产生的双折射,并在此基础上通过对自旋反转模型（SFM）的修正,得到面发射激光器在外加电场存在时的偏振转换电流。     

互注入VCSEL非线性及同步特性的理论研究

考虑到瓦注入耦合特有的非线性效应,建立了互注入式垂直腔面发射激光器（VCSEL）的理论模型,推导了系统注入锁定范围的解析表达式,理论研究了互注入的同步类型以及注入延时对系统非线性行为的影响。结果表明：在激光器参数相同的理想情况下,系统能实现完全同步,此时注入延时会影响VCSEL的运行状态;当存在参数偏差或噪声时,系统能实现延时同步,此时注入延时对同步质量的影响呈阶梯状。仿真结果验证了所推导的锁定范围表达式的正确性,发现注入锁定范围与注入量的平方根成难比。     

VCSEL中布拉格反射体的电流机制和伏安特性

采用张弛法数值求解静电势的泊松方程 ,得出垂直腔面发射激光器 (VCSEL)中 N型和 P型分布布拉格反射体 (DBR)中一个周期单元的精确能带图。并以此为依据 ,从理论上分别分析和比较了多子漂移扩散、纯漂移和热电子发射电流机制所起的作用。指出由一对反对称同型异质结构成的 DBR一个周期单元总是表现出欧姆性 ,但热电子发射电流机制的存在容易使每个结呈现整流特性 ,以致在电流输运过程中起主要作用的是其反向特性 ,导致偏压和电阻过大器件不能正常工作。但是漂移扩散机制具有明显欧姆性 ,在利用缓变 DBR结构消除异质尖峰势垒之后漂移扩散机制将决定主要的电流输运     

光注入光反馈下VCSEL非线性输出特性分析

为了研究光注入和光反馈对垂直腔面发射激光器(VCSEL)非线性输出特性的影响,基于自旋反转模型(SFM),利用MATLAB数值仿真二者共同作用下VCSEL的非线性输出特性.研究结果表明:在光注入和光反馈同时作用下,VCSEL输出可以实现稳态、单周期、多周期、混沌等非线性行为.通过合理选择注入强度,可实现对VCSEL输出行为的控制.     

基于偏振测量的VCSEL激光器阈值行为研究

设计构建了垂直腔面发射激光器偏振测试系统,利用该测试系统研究了激光器不同偏振模式的阈值行为特点。激光器的输出光随着驱动电流的增大将会出现P偏振以及S偏振两种相互正交的偏振分量,并且两者具有不同的工作阈值;进一步依据测得的阈值点将激光器分为三个工作区域,通过对非偏振及偏振测试结果的比较分析得出:垂直腔面发射激光器的非偏振测量中观测到的工作阈值点体现的是P偏振分量的阈值点;激光器S偏振分量的阈值需要通过偏振测量才能明显观测到;P偏振与S偏振分量阈值电流之间的工作区域具有最好的线偏振度。本文的研究为垂直腔面发射激光器的未来研制测试工作和更好应用夯实了基础。     

单向耦合VCSEL偏振模的同步与编码

为了研究单向耦合垂直腔面发射激光器系统的混沌动力学及其在通信中的应用,采用数值仿真的方法,理论研究了两个单向耦合的垂直腔面发射激光器偏振模的同步特性,并通过对发射激光器偏振态相位的调制实现了该系统的编码。结果表明,主激光器和从激光器相应模式间可以获得高性能的同步,而且存在两个明显的同步区域——完全同步和注入锁定同步。加载的数字信息也可以在从激光器每个偏振分量中还原,这表明可以利用单模或多横模垂直腔面发射激光器进行多信道混沌通信。     

表面光栅垂直腔面发射激光器偏振特性研究

研究了表面光栅结构对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振控制作用。引入表面光栅后,对不同刻蚀深度下的偏振相关的镜面损耗进行了仿真,结果表明表面光栅刻蚀深度在44~130 nm范围内均可实现稳定偏振,具有较大的工艺容差。表面光栅VCSEL在基横模工作状态下偏振抑制比(Orthogonal Polarization Suppression Ratio, OPSR)超过20 dB,偏振光谱峰间偏振抑制比达到40 dB,且在多横模状态也实现了有效的偏振控制。为了进一步验证光栅对偏振控制的效果,制作了方向互相垂直的两种表面光栅,具有这两种方向光栅的VCSEL的OPSR均达20 dB以上。测试分析表明表面光栅是VCSEL实现稳定偏振的一种有效手段。     

VCSEL偏振相关特性的实验研究

利用一套自己研制的实验装置对VCSEL的偏振相关特性进行了研究,包括偏振相关静态LI曲线、光谱以及时间响应等,分析了偏振模式分配噪声的产生机理。在此基础上提出了实现完全偏振稳定的设计思路。     

VCSEL偏振相关特性的实验研究

利用一套自己研制的实验装置对VCSEL的偏振相关特性进行了研究，包括偏振相关静态LI曲线、光谱以及时间响应等，分析了偏振模式分配噪声的产生机理。在此基础上提出了实现完全偏振稳定的设计思路。     

光纤通信中偏振光消光比测量方法的研究

本文对比了光纤通信系统中偏振光消光比特性参数的两种测量方法:旋转偏振器测量法和庞加莱球测量法.旋转偏振器法是通过用高速旋转的起偏器获取所需光功率来实现消光比的直接测量的;庞加莱球法则是根据偏振光的斯托克斯分量间接计算消光比的.前者的物理特性及原理直观,易于操作,但测量不稳定,且对传输波长有一定依赖性;后者物理特性相对抽象,系统相对复杂,但稳定性较高.     

一种新型偏振态综合仪的实验研究

提出一种新型的偏振态综合仪的实现方案。该方案通过激光光源、线性起偏器、可旋转的1／4波片（QWP）和可旋转的1／2波片（HWP）的组合实现任意偏振态（SOP）的产生。利用二维平面几何方法,从理论上分析了该方案的正确性并推导出了相应的控制算法。实验结果表明,该仪器可以高精度产生任意SOP,且具有成本低、易于实现和控制算法简单等优点。该仪器在研究偏振相关效应对光纤通信系统和光器件的影响具有重要应用价值。     

LCD 参数测试系统中的偏光响应

由于一般的液晶显示器件都使用了偏振片，对其参数的测试类似于偏光元件的测试，系统的偏光响应会影响某些参数的准确评价，通过分析液晶器件参数测试系统LCT5016，我们发现光谱仪的偏振依赖性敏感度和部分偏振的光源严重影响了某些测试结果，探讨了一系列的消除偏光响应的方法，包括测试过程和光学系统的设计，我们设计的补偿器能够在整个可见光谱范围内有效地消除偏光成分，这些方法可用于消除一般光学测试系统中的偏光响应。     

圆偏振光偏振复用激光通讯系统

提出了一种采用圆偏振光的偏振复用通讯系统。其基本设想是信号光在空间中以左 旋和右旋圆偏振光的形式进行传播,在接收端将这两种偏振光区分并分别接收。本文详细论证了在两个相对运动点之间采用圆偏振光实现偏振复用激光通讯的可行性。     

激光海水气泡幕偏振特性分析

针对不同环境条件下海水中的气泡幕对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题,基于矢量Monte Carlo方法对整个模型进行仿真。在仿真过程中,充分考虑光子在气泡幕中的运动过程,对比分析了圆偏振光入射不同气泡半径、不同气泡密度和不同气泡幕宽度以及线偏光不同角度入射下,回波信号在强度和偏振度特性上的差异性;同时验证了激光海水气泡幕偏振探测法用于激光通信探测领域的可行性。     

线偏振光通过多个任意厚度波片的偏振态

为了研究线偏振光通过多个任意厚度波片后的偏振态,利用线偏振光叠加的方法,对两个晶体光轴夹角为45°的不同厚度波片计算了透射的两个正交线偏振光的强度和相位差,由此得到叠加后的偏振态及透射光总强度,并分析了它们随波片延迟量、入射光方位角的变化关系。结果表明,透射光的偏振态由后面波片的延迟量决定,强度由前面波片的延迟量和入射线偏振光方位角决定,同时说明正反向使用时,透射光的偏振态和强度一般不同。该研究结果可用于类似结构退偏器（如Lyot退偏器）的分析。     

通道式偏振遥感器偏振定标方法研究

通道式偏振遥感器可获取目标光谱辐亮度、偏振度和偏振方位角等多维度信息,是目前最常用的偏振遥感探测的主要仪器类型之一。介绍了通道式偏振遥感器偏振定标的原理,根据矩阵光学理论和辐射度学理论,构建新的Stokes矩阵,从光谱维建立完善的偏振定标模型,分析了需要定标反演的参数,并给出了相应的定标方法,可为类似的通道式偏振遥感器的偏振定标工作提供参考。