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摘要

基于共振耦合腔理论, 提出并设计了基于亚波长光栅耦合腔的795 nm垂直腔面发射激光器((vertical cavity surface emitting laser, VCSEL), 利用COMSOL软件有限元方法对多光腔耦合线宽压窄机制和影响因素进行了详细分析, 研究发现, 当光子在多耦合腔中进行谐振时, 通过合理设计光栅耦合腔参数, 精确调控激光器多耦合腔相位匹配, 极大地促进了光谱线宽共振压窄效应, 并最终获得了高光束质量795 nm VCSEL激光器的超窄线宽输出. 理论结果表明, 当耦合腔间隔层厚度为180 nm时, 反射光谱冷腔线宽Δ λ _c可以达到7 pm, 为实现VCSEL激光器kHz量级光谱线宽输出奠定了理论基础.

关键词:

Abstract

In this paper, the 795-nm vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) with sub-wavelength grating coupled cavity is proposed and designed based on the theory of resonant coupled cavity, and the mechanism of multi-cavity coupling linewidth narrowing and influencing factors are analyzed in detail by using the COMSOL software finite element method. The analysis results show that when photonic resonance takes place in a multi-coupled cavity, the grating-coupled cavity with reasonable design parameters and the multi-coupled cavity formed by precisely controlled lasers are phase-matched, which greatly strengthens the narrowing effect of the spectral linewidth resonance, and a 795-nm VCSEL laser with high beam quality and ultra-narrow linewidth output is obtained, finally. Theoretical results display that the reflection spectrum cold cavity linewidth Δλc of the coupling cavity with a thickness of 180nm of the spacer layer can reach 7 pm, which lays a theoretical foundation for achieving a kHz-level spectral linewidth output of VCSEL lasers.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:关宝璐,gbl@bjut.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金 (批准号: 60908012, 61575008, 61775007)、北京市自然科学基金(批准号：4172011)和北京市教育委员会(批准号: 040000546319525)资助的课题。

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Guan Bao-Lu,gbl@bjut.edu.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60908012, 61575008, 61775007), the Natural Science Foundation of Beijing City, China (Grant No. 4172011) and the Beijing Municipal Commission of Education of China (Grant No. 040000546319525).

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