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中红外外腔可调谐窄线宽量子级联激光器设计
1
作者
贾涵
袁配
+6 位作者
张东亮
张诗雅
崔锦涛
杜舒豪
刘铭
成步文
郑军
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第3期192-202,共11页
可调谐量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)在自由空间光通信、光谱检测等领域具有重要的应用前景。然而针对分布式反馈QCL存在的掩埋光栅二次外延工艺繁琐、表面光栅耦合效果不佳,以及光栅耦合不利于器件集成化、微型化等问题,...
可调谐量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)在自由空间光通信、光谱检测等领域具有重要的应用前景。然而针对分布式反馈QCL存在的掩埋光栅二次外延工艺繁琐、表面光栅耦合效果不佳,以及光栅耦合不利于器件集成化、微型化等问题,提出利用硅基锗集成波导与F-P腔QCL混合集成来实现波长可调谐和窄线宽输出的方案,对中心波长4.6μm的可调谐QCL的硅基集成外腔部分进行了设计优化。通过时域有限差分法仿真,系统地分析了微环谐振器半径、耦合长度和耦合间隔等结构参数对中心波长偏移和透射率的影响。研究表明,微环谐振器耦合间隔的减小会显著影响输出光谱透射率和耦合系数,而耦合长度的增加则会影响输出光谱透射率并使中心波长向长波方向移动。此外,分析了Sagnac环形反射镜的耦合间隔对耦合系数和反射率的影响,结果表明耦合间隔的减小会导致反射率的增加。最后通过改变波导材料有效折射率,仿真模拟了调谐性能。最终确定当自由光谱范围为20 nm、线宽为0.18 nm时的微环谐振器的半径为41.5μm,耦合长度为4μm,耦合间隔为0.15μm;反射率为0.7时的反射镜的耦合长度为60μm,耦合间隔为0.345μm,相关参数和研究结论为实际器件制备提供了理论依据。
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关键词
量子级联激光器
可调谐
时域有限差分法仿真
微环谐振器
Sagnac环形反射镜
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职称材料
题名
中红外外腔可调谐窄线宽量子级联激光器设计
1
作者
贾涵
袁配
张东亮
张诗雅
崔锦涛
杜舒豪
刘铭
成步文
郑军
机构
北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院
北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室
中国电子科技集团公司第十一所
中国科学院半导体研究所
出处
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第3期192-202,共11页
基金
中国科协托举人才项目(YESS20200146)
国家自然科学基金项目(62105039)。
文摘
可调谐量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)在自由空间光通信、光谱检测等领域具有重要的应用前景。然而针对分布式反馈QCL存在的掩埋光栅二次外延工艺繁琐、表面光栅耦合效果不佳,以及光栅耦合不利于器件集成化、微型化等问题,提出利用硅基锗集成波导与F-P腔QCL混合集成来实现波长可调谐和窄线宽输出的方案,对中心波长4.6μm的可调谐QCL的硅基集成外腔部分进行了设计优化。通过时域有限差分法仿真,系统地分析了微环谐振器半径、耦合长度和耦合间隔等结构参数对中心波长偏移和透射率的影响。研究表明,微环谐振器耦合间隔的减小会显著影响输出光谱透射率和耦合系数,而耦合长度的增加则会影响输出光谱透射率并使中心波长向长波方向移动。此外,分析了Sagnac环形反射镜的耦合间隔对耦合系数和反射率的影响,结果表明耦合间隔的减小会导致反射率的增加。最后通过改变波导材料有效折射率,仿真模拟了调谐性能。最终确定当自由光谱范围为20 nm、线宽为0.18 nm时的微环谐振器的半径为41.5μm,耦合长度为4μm,耦合间隔为0.15μm;反射率为0.7时的反射镜的耦合长度为60μm,耦合间隔为0.345μm,相关参数和研究结论为实际器件制备提供了理论依据。
关键词
量子级联激光器
可调谐
时域有限差分法仿真
微环谐振器
Sagnac环形反射镜
Keywords
quantum cascade laser
tunable
finite-difference time-domain simulation
micro-ring resonator
Sagnac loop mirror
分类号
TN242 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
中红外外腔可调谐窄线宽量子级联激光器设计
贾涵
袁配
张东亮
张诗雅
崔锦涛
杜舒豪
刘铭
成步文
郑军
《红外与激光工程》
北大核心
2025
0
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