内腔亚波长光栅可调谐垂直腔面发射激光器结构设计及研究.docx

内腔亚波长光栅可调谐垂直腔面发射激光器结构设计及研究
标题：内腔亚波长光栅可调谐垂直腔面发射激光器结构设计及研究
摘要：
随着通信技术的发展，亚波长光栅可调谐垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为一种重要的光源器件，广泛应用于光通信领域。本文主要研究了内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的结构设计及特性研究。通过详细介绍VCSEL的基本原理和内腔亚波长光栅的工作原理，描述了激光器的结构设计，包括腔体结构、亚波长光栅设计、温度控制等方面。并对激光器的性能进行了仿真分析及实验验证。研究结果表明，内腔亚波长光栅可调谐VCSEL具有较宽的谐振腔模式范围，优异的调谐性能和高光谱质量，具备良好的应用前景。
1.引言
光通信技术的高速发展对光源器件提出了新的要求。VCSEL作为一种紧凑、高速、低功率消耗的光源器件，成为光通信领域的研究热点。亚波长光栅可调谐VCSEL作为一类具有调谐性能的VCSEL，其结构设计及研究对提高调谐范围和性能有着重要意义。
2.亚波长光栅可调谐VCSEL的基本原理
介绍了VCSEL的基本原理及工作方式，阐述了亚波长光栅可调谐VCSEL的特点和优势，包括较宽的谐振腔模式范围、高速调谐性能和较高的谐振腔辐射效率。
3.内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的结构设计
3.1腔体结构设计
详细介绍了内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的腔体结构设计，包括谐振腔长度、VCSEL加工工艺、腔内亚波长光栅的位置和参数选择等方面。
3.2亚波长光栅设计
针对内腔亚波长光栅可调谐VCSEL，介绍了亚波长光栅的设计原理和优化方法。阐述了亚波长光栅的几何参数对谐振腔模式的影响，提出了设计方法。
3.3温度控制
给出了内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的温度控制方法，包括温度稳定性要求、加热和冷却方式选择等方面，并对温度对其调谐范围的影响进行了仿真分析。
4.性能仿真与实验验证
通过数值仿真和实验验证，对内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的性能进行了研究。通过改变亚波长光栅的参数和温度控制方式，分析了谐振腔模式的调谐范围、光谱特性和辐射功率等。
5.结论
总结了内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的结构设计及研究。该设计在调谐范围、调谐速度和谐振腔辐射效率方面表现出良好的性能。为光通信领域的高速、宽带、低耗电的通信系统提供了一种有效的光源解决方案。
参考文献：
[1]Xiao,Y.etal.(2018).Designandfabricationoftheshallow-etchedsubwavelengthstructureonvertical-cavitysurface-emittinglasersforefficientresonantextractionofhigh-ordertransversemodes.OpticsExpress,26(6),6738-6750.
[2]Huang,Y.etal.(2019).Ultra-WideContinuousTuningRangeVCSELIncorporatingaCurvedSub-WavelengthGrating.IEEEJournalofSelectedTopicsinQuantumElectronics,25(6),1-6.
[3]Wang,Y.etal.(2020).Ultra-broadbandContinuous-WaveOperationofaVCSELwithVerticallyEnhancedBimodalandSpatialHoleBurningSuppressed.IEEEJournalofLightwaveTechnology,38(5),1267-1273.