1.5-1.7微米波段宽调谐InAs/InP量子点外腔激光器的研究

宽调谐半导体外腔激光器是一种可应用于高速光纤通信、高分辨率光谱分析、计量检测、生物医学、环境监测、分子/原子光谱等领域的高质量光源。半导体量子点激光器和传统量子阱激光器相比在外腔激光器的应用上有两大优势，一是波长调谐范围可以成倍提高，二是在大范围调谐下工作阈值电流可以成倍降低。本项目首先研究宽增益谱InAs/InP量子点材料的GSMBE生长机理，获得1.5-1.7微米波段具备宽增益谱量子点的生长方法。然后利用InAs/InP量子点作为有源区研制具备宽增益谱的InAs/InP量子点激光器，并且针对外腔调谐系统优化激光器结构，提升器件性能。最终设计和研制具有宽调谐范围的高性能InAs/InP量子点外腔激光器。目标是解决量子点外腔激光器的关键技术问题，研制出1.5-1.7微米波段室温连续工作的InAs/InP量子点外腔激光器，波长调谐范围大于100nm，激光输出功率大于20mW。

宽调谐半导体外腔激光器是一种可应用于高速光纤通信、高分辨率光谱分析、计量检测、生物医学、环境监测、分子/原子光谱等领域的高质量光源。半导体量子点激光器和传统量子阱激光器相比在外腔激光器的应用上有两大优势，一是波长调谐范围可以成倍提高，二是在大范围调谐下工作阈值电流可以成倍降低。本项目首先研究了宽增益谱InAs/InP量子点材料的GSMBE 生长机理，获得1.5-1.7 微米波段具备宽增益谱量子点的生长方法。然后利用InAs/InP 量子点作为有源区研制具备宽增益谱的InAs/InP 量子点激光器，器件室温连续工作，最大输出功率超过30mW，最低阈值电流密度小于1kA/cm^2，波长覆盖1.5-1.7微米，最高工作温度高达70摄氏度。设计和研制具有宽调谐范围的高性能InAs/InP量子点外腔激光器，研制出了室温连续工作的InAs/InP 量子点外腔激光器，最大波长调谐范围98nm，最大激光输出功率大于23mW （@1594nm），在整个调谐范围内阈值电流密度小于激光器自由工作时的阈值电流密度。研制出了小型化的量子点外腔激光器，实现了无跳模连续调谐功能。研制出基于DMD微镜的外腔激光器，室温连续模式下实现外腔激光器的双波长工作。并且利用外腔原理发明了一项新型的测量激光器内量子效率和内损耗的方法。最后，我们还设计了一种能够进行快速调谐的折叠式外腔结构并进行了理论分析，结果表明该结构可以在调谐频率范围高达几百GHz的条件下实现kHz量级的扫描速度。