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

1、作為新一代半導體激光器，1550 nm垂直腔面發(fā)射激光器（1550 nm-VCSELs）不僅在超高速、長距離光纖通信中有著巨大的應用前景，而且正逐漸成為光存儲系統、光邏輯系統以及并行光計算系統的核心器件。由于1550 nm-VCSELs的有源區(qū)為圓形對稱結構、而材料本身又具有弱各向異性，導致其輸出為兩個正交偏振模式之一。在偏置電流或溫度等條件發(fā)生變化時，兩個偏振模式之間易發(fā)生偏振開關(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作用下，也可呈現PS。特別地，外部參量沿不同路徑變化時，1550 nm-VCSELs發(fā)生 PS的所對應的參量條件可能會發(fā)生改變，繼而導致偏振雙穩(wěn)(Polarization bistability, PB)現象的出現。近些年來，對光注入1550 nm-VCSELs呈現的PS和PB特性已有大量報道，但主要集中在正交光注入的情形，而對可變偏振光注入下1550 nm-VC

3、SELs呈現的PS和PB的研究還比較缺乏。
　　在本文中，基于自旋反轉模型(SFM)，對可變偏振光注入下1550 nm垂直腔面發(fā)射激光器(VPOI1550 nm-VCSEL)的PS及PB特性進行了理論研究。研究結果表明：當注入光偏振角θp(定義為注入光的偏振方向與自由運行1550 nm-VCSEL中主導偏振模式的夾角)大于一定值時，連續(xù)掃描注入光功率可使 VPOI1550 nm-VCSEL呈現PS，不同的掃描路徑會導致開關點發(fā)生變

4、化，即呈現PB；當頻率失諧?ν（定義為注入光與X偏振模式之間的頻率差異）一定時，隨著θp的增加， I類、II類PS對應的注入功率和PB區(qū)域寬度都呈現減小的趨勢；當θp一定時， PB區(qū)域寬度會隨著?ν的增加表現出增大的趨勢。進一步分析連續(xù)正向及反向掃描θp對系統產生PS和PB的影響，發(fā)現系統可在合適的參數條件下出現I類、II類PS及PB；當∣?ν∣較小時，發(fā)生I類和II類PS的θp條件近似相同，由此產生的PB區(qū)域寬度非常窄；當∣?ν∣較大