实现了在轴上硅(001)面上直接生长的InGaAs/AlGaAs量子阱激光器的室温连续波工作。首先在金属有机化学气相沉积系统中在硅衬底上生长一层厚度为420 nm、完全没有反相畴的GaAs外延层,然后在分子束外延系统中依次生长其他外延层(包括四组五周期应变层超晶格和激光结构层)。激光器采用宽条法布里-珀罗激光器,条带宽度为21.5 μm,腔长为1 mm。典型阈值电流和相应的阈值电流密度分别为186.4 mA和867 A/cm 2 。激射波长约为980 nm,斜率效率为0.097 W/A,在注入电流为400 mA时单面输出功率为22.5 mW。这一进展使得与量子阱激光器相关的硅基单片光电集成更加有前景,可行性增强。
频带级联激光器(ICL)由于低功耗和与硅光子整合的兼容性,尤其是对于痕量气体传感,因此在中红外应用中变得越来越有价值。ICL已在3 - 6 L m范围内证明了室温连续波动,其性能在3.3 L m左右。在更长波长下ICL性能的关键因素是光损失,即是由间隔带过渡引起的。这些损失随着活性区域的孔浓度而增加,从而导致ICL中光损耗的电流依赖性明显。传统方法从参数(例如斜率效率或阈值电流)中从长度依赖性变化中推断出光损失需要恒定光损耗。在这项研究中,我们提出了一种直接的光学传输测量技术,以确定波导损耗。我们的实验证实,随着电流密度,大大增加了波导损失,直接影响ICL的量子效率。与传统方法相比,这种方法提供了对光损失的精确评估,并具有功能替代性,可以解决假设恒定损失的局限性,并为各种波长提供了对ICL性能的洞察力。
摘要 本文研究了单片二极管泵浦掺铊光纤激光器,用作 Ho-YAG 系统的泵浦源。通过优化掺杂光纤长度和腔体参数,腔体设计可实现高光-光效率和对放大自发辐射 (ASE) 引起的寄生振荡的稳定性。通过实验,我们已演示了 1907.7 nm 光纤激光器,其输出功率为 79 W,来自 10/130 μm 掺铊双包层光纤,同时具有高亮度和辐射密度。激光腔的斜率效率约为 55%,ASE 抑制 > 40 dB,近衍射极限光束质量为 M 2 ~1.07。关键词:掺铥光纤激光器,中红外激光器,寄生振荡 1.引言 与体晶体替代品相比,光纤激光器具有独特的紧凑、更可靠、坚固、高效、功率可扩展和高亮度光源[1–4]。掺铥光纤激光器 (TDFL) 具有在 1.8-2.1 μm 范围内发射的宽增益光谱,有利于从工业、遥感、医疗到国防等新兴领域的许多应用。特别是,与 1 μm 替代品相比,2 μm 激光源具有更少的大气散射畸变和更低的热晕,有利于远程激光雷达、自由空间光通信和定向能系统 [5]。此外,在材料加工(切割、焊接、钻孔)行业,虽然 1 μm 激光器经常用于金属加工,但 2 μm 激光器具有明显更高的吸收峰,可以更有效地加工塑料和玻璃材料等非金属 [6]。类似地,红外和中红外区附近的强水吸收峰使其能够在医疗应用中使用 1.9-2.1 μm 激光源,特别是在精确组织手术和碎石术中 [7-8]。另一方面,1.9 μm 左右的高亮度 Tm 掺杂光纤激光器 (TDFL) 是固态激光系统 (如 Ho-YAG) 的优异泵浦源,可实现高量子效率,可用于 TDFL 的带内和芯泵浦,并有助于参数频率转换为中红外和 THz 区 [9-11]。得益于商用发射波长为 ~790 nm 的半导体激光二极管 (LD)、多包层光纤技术和交叉弛豫带来的高量子效率的进步,大量发射波长为 ~2 μm 的高功率 Tm 掺杂光纤激光器和放大器已成功演示 [12]。在这种方法中,MOPA 系统采用芯径高达 25 μm 的大模面积 (LMA) 光纤,旨在实现约 2.05 μm 处 1kW 以上的输出功率 [13]。然而,与多级放大器系统相比,高功率振荡器可最大限度地降低成本和复杂性,从而提供更高的稳定性、稳健性和精确控制。据报道,工作在2 μm以下的直接二极管泵浦TDF振荡器的功率水平和波长均有所增加,例如在2050 nm处为170 W和300 W [14-15],在1967 nm处为278 W [16],在1950 nm处为185 W [17]。