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外腔扫频量子点激光器是一种以量子点器件为增益介质,利用外腔反馈、光学滤波及快速扫频技术实现波长周期性扫描输出的激光光源,具有光谱扫描范围大、瞬时线宽窄、输出功率高等优点,在光学相干层析成像、光纤通信、光学反射计、光纤传感系统、气体探测等领域具有重要应用前景。以SK模式生长的自组织量子点材料本身具有尺寸非均匀分布和基态易饱和的特性,易于获得宽的材料增益谱,成为各种宽光谱发射器件的理想材料。本论文基于自组织量子点材料的宽增益谱特性,开展了以量子点超辐射发光管为增益器件的可调谐外腔量子点激光器和外腔扫频量子点激光器的研究工作。主要研究内容和结果如下: 1.采用啁啾多层InAs/GaAs量子点结构为有源区,制备了1.1~1.2μm波段的弯曲波导结构的量子点超辐射发光管器件。研究了腔长对于器件性能的影响,由于长腔长降低了器件的阈值增益,光在器件中获得更多的增益放大,有利于提高的输出功率。器件长度从2.5 mm增加到3.5 mm,输出功率从1.1 mW提高至10.7 mW。弯曲波导腔面镀减反膜也能有效提高器件性能,获得的最大输出功率为30 mW。 2.以量子点超辐射发光管为增益器件,制作了可调谐外腔量子点激光器。研究了增益器件工作电流和腔长对于外腔调谐性能的影响。结果显示,在内腔激射被有效抑制的情况下,增大工作电流可有效扩展调谐带宽,且长腔长的低阈值增益有利于外腔激光器在调谐带宽边缘波长处实现激射。在1000mA连续注入电流下,腔长为3.5 mm的增益器件实现了119nm的调谐带宽,最大的单波长输出功率为36 mW。 3.在可调谐外腔量子点激光器的基础上,结合快速扫频技术,成功搭建了以InAs/GaAs量子点超辐射发光管为增益器件,基于光栅/旋转多面镜调谐滤波器的外腔扫频量子点激光器。系统地表征了扫频激光器在不同器件注入电流和不同扫频速度下的扫频输出光谱、扫频状态下的P-I曲线及时域波形,研究了器件注入电流、扫频速度、器件腔长及器件腔面镀膜等因素对于扫频激光器性能的影响。激光器的最大扫频速度为33kHz,在12 kHz扫频速度、1000mA注入电流下,获得了150nm(1080~1230 nm)的扫频范围和7.8 mW的平均输出功率,该波长调谐范围指标在国际上同类激光器中属于先进水平。利用示波器获得的扫频激光器的时域占空比为13.7%,与谱域吻合较好。同时腔面镀减反膜及适当增加增益器件腔长都有利于提高扫频激光器的性能。此外还通过采用更小刻线间距的光栅优化改进扫频激光器,有效增大了占空比,平均输出功率明显提高,最大达到30.5 mW,获得了良好的效果。