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技術前沿

激光器中橫向模式

fun88网页下载 來源:芯片工藝技術2023-10-20 我要評論(0 )   

通常對於(yu) 光通信用的激光器,波導設計用來實現單一橫向模式。通過調節包覆層周圍區域的厚度、脊型波導器件中脊形的刻蝕深度等,從(cong) 而得到單模器件。對於(yu) 激光器的重要性體(ti) ...

通常對於(yu) 光通信用的激光器,波導設計用來實現單一橫向模式。通過調節包覆層周圍區域的厚度、脊型波導器件中脊形的刻蝕深度等,從(cong) 而得到單模器件。對於(yu) 激光器的重要性體(ti) 現在以下幾方麵:


1) 模式形狀會(hui) 控製器件的遠場圖案。

如上圖,不做脊型波導設計的a芯片和窄脊型波導芯片b。遠場圖案對相幹光源而言,實質就是近場圖案(器件中模式形狀)的傅裏葉變換。

   單模的遠場圖案對於(yu) 脊形波導器件是一個(ge) 適中的30°發散角的較遠的光束,大麵積器件的遠場圖案則拉的很長,麵內(nei) 發射幾度,麵外非常發射。對於(yu) 後期耦合到光纖是是非困難的。

2)激光器需要單模的第二個(ge) 原因:器件實現真正單波長非常必要。DFB激光是使用周期光柵製備單模激光器,這是基於(yu) 有效折射率來反射單一波長,不同橫向模式具有不同的有效折射率,因此具有DFB光柵的多模波導可以有一個(ge) 以上的波長輸出。

   

  現實中,介質波導隻是半導體(ti) 激光器實際波導的簡單一階模型。激光器的波導區域也是增益區域,所以折射率具有與(yu) 增益相關(guan) 聯的複數部分(或者說無電流時的損耗分量)。

     光學模式成為(wei) “增益導向”以及折射率導向,而不需要真正精確的光學截止設計,這種增益導向的趨勢是偏向單一模式的傳(chuan) 播。實踐中,根據折射率分布計算的遠場和模式結構細節,可能與(yu) 製造器件的測量值有顯著不同。


  作為(wei) 波導, 半導體(ti) 激光器將同時支持TE和TM模式,TE是橫向電場,TM是橫向磁場。但是在半導體(ti) 量子阱激光器中,發射的光主要是TE極化。這是基於(yu) 腔麵處,TE和TM模式的反射係數不同,而且大多數激光器都本征的高度極化。

   對於(yu) TE和TM模式,隻有某些離散的角度可以成為(wei) 導引模式,從(cong) 而沿波導傳(chuan) 播。就像標準具的中的光,必須經過相長幹涉來使標準具支持某個(ge) 特定波長一樣,波導中的光也必須經過相長幹涉,讓特定“模式”得以存在,對應於(yu) 特定的入射角。

   在波導的分析中,典型的做法是固定波長,而自然選擇其傳(chuan) 播的角度,理由是一樣的,假設腔體(ti) 中的平麵波源自底部邊緣上的所有點,如果往返行程不是波長的整數倍的話,相消幹涉將最終導致該光波消失。

允許模式的定義(yi) 是,兩(liang) 個(ge) 等效點之間的淨相位差是2π的整數倍。


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