有源微腔的光辐射特性研究

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随着电子器件的发展已趋于极限,人们对通信器件的信息容量的需求不断增加,光子器件的发展应运而生。光学有源微腔激光器作为一种适用于集成光路的、稳定的信号发射源,其发展与应用受到了广泛的关注与研究。微腔激光器是由物理尺寸限定在微米或者亚微米量级的光学谐振腔与增益物质构成的激光器,其核心部分是微米量级的光学微腔。本文中,重点研究了两类有源微腔的光辐射特性,为集成光路寻找成本更加低廉、制备工艺更加简单的光源做出贡献。对两类有源微腔的光辐射特性的探究详情如下:1.采用溶胶—凝胶法制备了二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)两种溶胶,并结合浸渍提拉法制备了周期性交替分布的TiO2与SiO2多层膜结构,最终在TiO2与SiO2多层膜结构基础上,设计获得了分布反馈式(DFB)型与分布布拉格反射镜(DBR)型两种有源微腔。利用传输矩阵方法对布拉格多层膜的反射率进行了理论模拟,在激光泵浦的条件下探究了两种有源微腔的光辐射特性。得到如下的实验结果,当泵浦光为532 nm的纳秒脉冲激光时,测得DFB型有源微腔的输出光的阈值在0.2 mJ/pulse,半峰全宽为7.5 nm的放大自发辐射,斜效率为3%。而DBR型有源微腔作为进一步验证溶胶—凝胶浸渍提拉法的实验,得到了多纵模的激光输出,也很好的证实了这种方法的可靠性。2.探究金属纳米铂颗粒对聚合物分散型液晶的随机激光出射特性的影响。该实验在较为新颖的毛细管结构中进行,毛细管结构可以作为光纤随机激光研究的先驱者,同样是将光限制在一维维度内进行研究工作。其次,我们还探究了金属纳米铂颗粒的最佳掺杂浓度。得到实验结果为,金属纳米铂颗粒的影响主要体现在对随机激光阈值的降低,尖峰线宽的缩短,观测到的随机激光出射行为不仅仅来源于多重散射机制,还来源于表面等离子振荡效应。同时,金属纳米铂颗粒的存在,对荧光增强与荧光猝灭均有贡献,当两种效应折衷平衡时,得到最佳的金属纳米铂颗粒的掺杂浓度为1 wt%,此时的阈值达到极小值8.7μJ/pulse,尖峰的半峰全宽达到0.1 nm。通过上述两部分实验,我们探究了三种有源微腔的光辐射特性,为集成光路的稳定且低成本的光源探索了道路。
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