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[转载]FOE研究论文推荐:中科院上海微系统与信息技术研究所曹俊诚教授团队——具有侧面取样光栅的单模太赫兹量子级联激光器

已有 397 次阅读 2021-8-16 14:25 |系统分类:论文交流|文章来源:转载

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第一作者:邵棣祥

通讯作者:曹俊诚

通讯单位:中科院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室



Terahertz quantum cascade lasers with sampled lateral gratings for single mode operation  

Dixiang SHAO, Chen YAO, Zhanglong FU, Wenjian WAN, Ziping LI, Juncheng CAO

2021, 14(1): 94-98.https://doi.org/10.1007/s12200-020-1083-2


研究背景


量子级联激光器(QCL)是一种基于多量子阱子带间跃迁的半导体激光器,在1~5 THz频率范围内, QCL是最有效的电泵浦太赫兹(THz)辐射源,具有结构紧凑、易集成、输出功率高和转换效率高等优点。自2002年首次报道以来,THz QCL得到了快速的发展。对于吸收光谱、通信和外差混频等大多数应用而言,单纵模、宽调谐范围的THz QCL都是必要的。另一方面,由于大气中的水蒸气对太赫兹辐射有明显的衰减作用,因此大多数实际应用中希望THz QCL具有较高的输出功率。为了实现单模THz QCL,通常采用一阶、二阶和三阶分布反馈(DFB)光栅,其中侧面DFB光栅可以与脊波导同时制作,因此采用传统的制作工艺时不需要额外的步骤。采用一阶侧面DFB光栅的半绝缘表面等离子体波导THz QCL已经实现了单模激射。



内容简介


取样光栅在光通信和中红外波段半导体激光器中得到了广泛的应用,而本文中,曹教授团队将其用于THz QCL以提高输出功率,并实现单模工作。在侧面光栅中采用周期性取样的结构,可以降低侧面DFB光栅导致的波导宽度突然变化带来的传输损耗,还可以改善激光器的模式选择特性,从而实现单纵模激射。曹教授团队制作的侧面取样光栅THz QCL与传统的DFB光栅器件相比,输出峰值功率提高了11.8%,在10K时边摸抑制比(SMSR)大于20dB,且侧面取样光栅结构不会影响激光器的远场分布。


总结


我们提出并实验验证了一种基于侧向取样光栅的THz QCLs,该器件具有工艺简单、成本低、输出功率高、可实现单模工作的优点。测试结果表明:侧向取样光栅THz QCL的峰值功率随光栅占空比减小而增加,占空比为1/3时的输出峰值功率比DFB THz QCLs提高了11.8%。测试结果表明还显示,侧向取样光栅THz QCLs的边模抑制比大于20dB,且取样光栅对器件的远场特性几乎没有影响。


PI简介

曹俊诚,1994年获东南大学电子工程系博士学位。现任中科院上海微系统与信息技术研究所研究员(国家二级)、博士生导师。主要从事太赫兹器件及其通信与成像应用等研究工作,在Phys. Rev. Lett., Nature Comm., Adv. Science等发表SCI论文300余篇;在国内外重要学术会议上做大会邀请报告等100余次;出版专著《半导体太赫兹源、探测器与应用》(科学出版社,2012年2月)、《太赫兹光电测试技术》,(华东理工大学出版社,2020年10月);主编《战略前沿新技术—太赫兹出版工程》序列丛书(华东理工出版社);已授权国家发明专利51项,受理国家发明专利53项。



关于本文更多解读,见https://mp.weixin.qq.com/s/UtNND60qHv4KAFOy1VZutw


期刊简介

Frontiers of Optoelectronics (FOE)期刊是由教育部主管、高等教育出版社出版、德国施普林格(Springer)出版公司海外发行的Frontiers系列英文学术期刊之一,以网络版和印刷版两种形式出版。由北京大学龚旗煌院士、华中科技大学张新亮教授共同担任主编。

其宗旨是介绍国际光电子领域最新研究成果和前沿进展,并致力成为本领域内研究人员与国内外同行进行快速学术交流的重要信息平台。该刊的联合主办单位是高等教育出版社、华中科技大学和中国光学学会,承办单位是武汉光电国家研究中心。FOE期刊已被Emerging Sources Citation Index (ESCI), Ei Compendex, SCOPUS, INSPEC, Google Scholar, CSA, Chinese Science Citation Database (CSCD), OCLC, SCImago, Summon by ProQuest等收录。2019年入选中国科技期刊卓越行动计划梯队期刊项目。


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