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自垂直腔表面发射激光器(VCSEL)面世以来,因其具有阈值电流较低、调制带宽较大、单纵模光输出、在生产工艺上易于形成激光阵列、制作成本低廉以及易与光纤耦合等优点而受到相关领域国内外学者的广泛关注,在光通信、光互连、光储存领域具有广泛的应用价值。实验表明VCSEL存在明显的横模线性偏振,其偏振特性可用自旋反转模型(SFM)得到解释。而且VCSEL的偏振模式具有不稳定性,对一具有某一偏振模式的VCSEL,通过改变激光器某些参量可出现偏振模式的突然跳变而使原来被抑制模式转变为主导模式,同时原主导模式被抑制,这种现象被称为偏振开关(PS)。研究发现发生偏振开关的位置随着参量变换的路径而发生改变,这一现象称为偏振双稳。通过改变VCSEL的偏置电流、调整外部扰动(光注入、光反馈和光电反馈等)参量可以影响VCSEL的偏振特性和偏振双稳特性。本文基于光电负反馈VCSEL的理论模型,着重研究反馈率大小以及时变注入电流的扫描周期对VCSEL的偏振双稳特性的影响。研究结果表明:随着反馈率的增大,VCSEL的双稳区宽度总体呈现逐渐增大的趋势,在反馈率相对较大的区域则呈现波动。这是由于该区域内的反馈率使VCSEL呈现复杂的非线性动力学行为,双稳区的边缘为混沌态,从而导致双稳区宽度的变化出现无规则地涨落。在反馈率相对较小的区域,VCSEL输出双稳区宽度随反馈率增大呈现近似线性增加的趋势,且扫描周期T越大,增长的速度越慢。过大的扫描周期将使VCSEL输出双稳区宽度对反馈率的变化不敏感。因此,为了更有效地控制双稳区,应选取较小的光电反馈率,同时时变注入电流具有较高的扫描速率。另外,随着扫描周期的增大,双稳区宽度呈现较为明显的减小。这是因为时变电流注入下VCSEL具有记忆效应,而且注入电流变化得越快,记忆效应越强,双稳区越大。增大反馈率将使双稳区域向更大电流方向移动,同时双稳区宽度增加;增大注入电流扫描周期将使双稳区宽度减小。因此,通过调整光电负反馈的大小以及注入电流的扫描周期,可实现对VCSEL偏振双稳特性的控制。