宽带可调谐量子点激光源

本项目申请旨在利用宽光谱自组装量子点材料作为增益介质，研制1.0－1.1微米波段和1.3微米波段宽带可调谐外腔量子点激光源。项目将对包括宽光谱量子点材料的分子束外延生长、材料结构和光学性质研究、宽光谱增益器件制备、可调谐外腔量子点激光源研制以及可调谐激光源性能测试在内的所有环节进行研究。

本项目旨在利用自组织量子点材料尺寸非均匀导致的宽增益谱特性，制备1.0-1.2微米波段和1.3微米波段宽带可调谐外腔量子点光源。本项目执行期间，对包括自组织量子点分子束外延生长、量子点尺寸非均匀性调控、量子点材料和增益器件结构设计、量子点材料的光学性质、增益器件工艺、可调谐外腔光学系统以及增益器件和外腔量子点激光器的性能表征等在内的整个环节进行了系统的研究。. 研制出了国内首个可调谐外腔量子点激光器，仅利用量子点基态就实现了69nm（中心波长1056nm）的调谐带宽；在1.0-1.2微米波段，通过优化增益器件腔长，可调谐外腔量子点激光器在458A/cm2较低的电流密度下得到了110nm的调谐带宽，覆盖了量子点的基态和第一激发态；采用腔面镀膜增加内腔损耗，在1083A/cm2脉冲电流密度下，调谐带宽接近150nm，量子点的基态、第一和第二激发态均对调谐带宽均有所贡献，单波长最大输出功率达到200mW以上。以啁啾多层量子点结构为有源区制备了弯曲波导超辐射发光管增益器件，并结合腔面镀减反射膜工艺，实现了大于200nm的不间断外腔波长调谐，调谐中心区域的边模抑制比大于30dB。该调谐带宽指标为可调谐外腔量子点激光器研究中的国际最好结果之一，远大于任务书100nm的指标。成功研制出了1.3微米波段可调谐外腔量子点激光器，调谐达136nm，远大于任务书60nm的指标。除了任务要求的上述两个波段外，还研制出了接近1.5微米波段的可调谐外腔量子点激光器，波长调谐带宽为77nm。计入电流效应，调谐带宽达85nm。. 总之，项目执行期间，按照任务要求开展了自组织量子点材料、增益器件及外腔激光源的研究工作，圆满完成了任务要求的研究内容和研究目标，研制的可调谐外腔量子点激光器的性能指标处于国际前列。