光電負反饋VCSEL的偏振特性理論研究.pdf

1、自垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)面世以來，因其具有閾值電流較低、調(diào)制帶寬較大、單縱模光輸出、在生產(chǎn)工藝上易于形成激光陣列、制作成本低廉以及易與光纖耦合等優(yōu)點而受到相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注，在光通信、光互連、光儲存領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。
　　 實驗表明VCSEL存在明顯的橫模線性偏振，其偏振特性可用自旋反轉(zhuǎn)模型(SFM)得到解釋。而且VCSEL的偏振模式具有不穩(wěn)定性，對一具有某一偏振模式的VCSEL，通過改變激光器某些參

2、量可出現(xiàn)偏振模式的突然跳變而使原來被抑制模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲗?dǎo)模式，同時原主導(dǎo)模式被抑制，這種現(xiàn)象被稱為偏振開關(guān)(PS)。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)生偏振開關(guān)的位置隨著參量變換的路徑而發(fā)生改變，這一現(xiàn)象稱為偏振雙穩(wěn)。通過改變VCSEL的偏置電流、調(diào)整外部擾動(光注入、光反饋和光電反饋等)參量可以影響VCSEL的偏振特性和偏振雙穩(wěn)特性。
　　 本文基于光電負反饋VCSEL的理論模型，著重研究反饋率大小以及時變注入電流的掃描周期對VCSEL的偏振雙穩(wěn)特性的

3、影響。研究結(jié)果表明：隨著反饋率的增大，VCSEL的雙穩(wěn)區(qū)寬度總體呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，在反饋率相對較大的區(qū)域則呈現(xiàn)波動。這是由于該區(qū)域內(nèi)的反饋率使VCSEL呈現(xiàn)復(fù)雜的非線性動力學行為，雙穩(wěn)區(qū)的邊緣為混沌態(tài)，從而導(dǎo)致雙穩(wěn)區(qū)寬度的變化出現(xiàn)無規(guī)則地漲落。在反饋率相對較小的區(qū)域，VCSEL輸出雙穩(wěn)區(qū)寬度隨反饋率增大呈現(xiàn)近似線性增加的趨勢，且掃描周期T越大，增長的速度越慢。過大的掃描周期將使VCSEL輸出雙穩(wěn)區(qū)寬度對反饋率的變化不敏感。因此，為了更