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波长可调谐的半导体激光器在波分复用、气体吸收、精细谱线研究等方面有着重要的现实意义,所以半导体激光器外腔结构和性能一直以来都是研究重点。相对于市场上常见量子阱激光器,量子点激光器因量子点生长的不均匀性,可以获得更宽的波长调谐范围和更低的阈值电流,对其外腔结构和性能的研究具有重要的现实意义。本文基于我们研制的InAs/InP量子点激光器,在其镜面外腔光谱特性和光栅外腔结构小型化方面进行了研究。本论文的主要工作内容和结论如下:
1.介绍了可调谐外腔激光器的基本结构和理论,重点介绍了F-P腔半导体激光器平面镜外腔和光栅外腔的结构和理论;介绍了国内外量子点外腔激光器的研究进展。
2.基于我们研制的InAs/InP量子点激光器,我们搭建了其镜面外腔结构,并对其光谱特性进行了测试,获得了镜面外腔周期性调制光谱,并在周期性的产生、多模激射和模式随电流的变化等方面对其光谱特性进行了分析研究。
3.在量子点外腔激光器小型化设计方面,我们首先介绍了国内外半导体外腔激光器产品结构和性能,结合国内外半导体光栅外腔激光器的优点,我们提出了一套合理的基于InAs/InP量子点激光器的Littrow光栅外腔小型化设计方案,并对我们已经研制出的小型化InAs/InP量子点光栅外腔激光器的装置进行了详细的介绍,对该装置所用材料、透镜、压电陶瓷、光栅以及调节螺丝的选择标准进行了讨论。
4.我们对已经研制的小型化InAs/InP量子点光栅外腔激光器进行了一系列的测试,主要包括单模工作稳定性测试、单模大范围调谐测试、压电陶瓷性能测试、单模随温度的调谐测试、无跳模连续调谐测试和输出功率测试,获得了良好的结果,实现了无跳模连续调谐,证明了该小型化装置已具备了优良的性能。