半導(dǎo)體納米線激光器彎曲效應(yīng)的研究.pdf

1、納米級(jí)激光器在分子級(jí)別精密測量、超分辨顯微、集成光電子、生物光子學(xué)等方面具有廣泛而重要的應(yīng)用前景，是納米光子學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。半導(dǎo)體納米線，同時(shí)具有增益介質(zhì)，光學(xué)諧振腔和無源波導(dǎo)等多種功能，是理想的納米級(jí)激光器材料，正受到越來越多的關(guān)注。另一方面，大的長徑比讓半導(dǎo)體納米線擁有良好的延展性和易于彎曲的特性，各種基于納米線結(jié)構(gòu)的光電子器件促進(jìn)了柔性光電子學(xué)的飛速發(fā)展。國際上關(guān)于彎曲納米線的光電特性研究很多，主要集中在電學(xué)性能、光波導(dǎo)和熒光

2、特性研究上。據(jù)我們所知，關(guān)于彎曲對(duì)納米激光器特性影響的研究寥寥無幾。而這些研究對(duì)于納米激光器的性能提高和在集成光電子系統(tǒng)的應(yīng)用方面非常重要和必要。
　　本論文在綜述納米線激光器及彎曲效應(yīng)對(duì)納米線光電特性影響的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的研究了彎曲對(duì)納米線激光器的影響，包括損耗、閾值、模式和偏振特性等。
　　第一部分從彎曲對(duì)半導(dǎo)體納米線激光器的彎曲損耗和閾值條件進(jìn)行研究。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)曲率半徑不斷減小的時(shí)候，彎曲損耗逐漸增大，閾值逐漸升高，微

3、分效率逐漸降低。值得一提的是，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象:當(dāng)彎曲半徑較大時(shí)，在納米線激光器中粗線的彎曲損耗要高于細(xì)線的。之后我們結(jié)合軟件模擬的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在粗線中存在的高階模式的彎曲損耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于細(xì)線中基模的彎曲損耗，從而對(duì)這一反常的現(xiàn)象給出了合理的解釋。
　　第二部分研究了彎曲半導(dǎo)體納米線的輸出光譜特性，并提出了一種控制半導(dǎo)體納米線激光器輸出偏振的方法。輸出激光譜中光學(xué)峰的紅移比熒光譜中的要明顯的多，且光譜中模式數(shù)的減少為設(shè)計(jì)新型的

4、單模納米線激光器提供了新的思路。其他條件不變，增加泵浦功率時(shí)，與直納米線中主峰模式紅移的現(xiàn)象不同，彎曲納米線中主峰發(fā)生了藍(lán)移。最后，我們發(fā)現(xiàn)了輸出激光的偏振角度與納米線的彎曲角度之間具有線性關(guān)系，利用這一特性實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出光的偏振方向既簡單又可靠的調(diào)制。
　　最后，第三部分對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié)和展望。基于半導(dǎo)體納米線彎曲效應(yīng)的研究，其中包括閾值、彎曲損耗和偏振特性等，有助于加深人們對(duì)納米尺度下力學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)三相耦合的理解，為