可變偏振光注入下1550 nm垂直腔面發(fā)射激光器的偏振開(kāi)關(guān)及雙穩(wěn)特性研究.pdf

1、作為新一代半導(dǎo)體激光器，1550 nm垂直腔面發(fā)射激光器（1550 nm-VCSELs）不僅在超高速、長(zhǎng)距離光纖通信中有著巨大的應(yīng)用前景，而且正逐漸成為光存儲(chǔ)系統(tǒng)、光邏輯系統(tǒng)以及并行光計(jì)算系統(tǒng)的核心器件。由于1550 nm-VCSELs的有源區(qū)為圓形對(duì)稱結(jié)構(gòu)、而材料本身又具有弱各向異性，導(dǎo)致其輸出為兩個(gè)正交偏振模式之一。在偏置電流或溫度等條件發(fā)生變化時(shí)，兩個(gè)偏振模式之間易發(fā)生偏振開(kāi)關(guān)(Polarization switching, PS

2、)。此外，1550 nm-VCSELs在光注入、光反饋、光電反饋等外部擾動(dòng)作用下，也可呈現(xiàn)PS。特別地，外部參量沿不同路徑變化時(shí)，1550 nm-VCSELs發(fā)生 PS的所對(duì)應(yīng)的參量條件可能會(huì)發(fā)生改變，繼而導(dǎo)致偏振雙穩(wěn)(Polarization bistability, PB)現(xiàn)象的出現(xiàn)。近些年來(lái)，對(duì)光注入1550 nm-VCSELs呈現(xiàn)的PS和PB特性已有大量報(bào)道，但主要集中在正交光注入的情形，而對(duì)可變偏振光注入下1550 nm-VC

3、SELs呈現(xiàn)的PS和PB的研究還比較缺乏。
　　在本文中，基于自旋反轉(zhuǎn)模型(SFM)，對(duì)可變偏振光注入下1550 nm垂直腔面發(fā)射激光器(VPOI1550 nm-VCSEL)的PS及PB特性進(jìn)行了理論研究。研究結(jié)果表明：當(dāng)注入光偏振角θp(定義為注入光的偏振方向與自由運(yùn)行1550 nm-VCSEL中主導(dǎo)偏振模式的夾角)大于一定值時(shí)，連續(xù)掃描注入光功率可使 VPOI1550 nm-VCSEL呈現(xiàn)PS，不同的掃描路徑會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)點(diǎn)發(fā)生變

4、化，即呈現(xiàn)PB；當(dāng)頻率失諧?ν（定義為注入光與X偏振模式之間的頻率差異）一定時(shí)，隨著θp的增加， I類、II類PS對(duì)應(yīng)的注入功率和PB區(qū)域?qū)挾榷汲尸F(xiàn)減小的趨勢(shì)；當(dāng)θp一定時(shí)， PB區(qū)域?qū)挾葧?huì)隨著?ν的增加表現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。進(jìn)一步分析連續(xù)正向及反向掃描θp對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生PS和PB的影響，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可在合適的參數(shù)條件下出現(xiàn)I類、II類PS及PB；當(dāng)∣?ν∣較小時(shí)，發(fā)生I類和II類PS的θp條件近似相同，由此產(chǎn)生的PB區(qū)域?qū)挾确浅Ｕ?；?dāng)∣?ν∣較大