雙偏振光注入下1550 nm VCSEL的偏振開關(guān)特性研究.pdf

1、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs)作為新型的光電器件，因具有低閾值電流、單縱模輸出、較大的調(diào)制帶寬、發(fā)散角小、與光纖的耦合性好、易于實現(xiàn)二維陣列等獨特的優(yōu)勢而備受關(guān)注。特別地，由于 VCSELs的特殊結(jié)構(gòu)和有源區(qū)增益介質(zhì)的二向色性和雙折射效應(yīng)，自由運行的 VCSELs可輸出兩個正交的偏振分量。當(dāng)偏置電流、溫度等條件變化或引入光反饋、光注入等外部擾動時，兩偏振分量之間可發(fā)生能量的相互轉(zhuǎn)換，即偏振開關(guān)(polarization switch

2、ing, PS)。其中，光注入是研究VCSELs PS特性的常用方式，目前的相關(guān)研究主要集中在連續(xù)光注入方式，而對于脈沖光注入，尤其是雙偏振脈沖光注入下VCSELs PS特性的研究相對缺乏。特別地，PS時間涉及信息處理速率及系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，因此，研究VCSELs的PS特性對未來基于VCSELs的全光信息處理系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的意義。
　　本文基于自旋反轉(zhuǎn)模型(SFM)，理論研究了1550nm VCSEL在雙偏振脈沖光注入(DPP

3、I)下輸出兩個偏振分量的PS特性。研究結(jié)果表明，與1550nm VCSEL同時受到一個正交偏振脈沖光和一個平行偏振連續(xù)光注入(脈沖正交偏振雙光注入(DIPOP))的情況相比，在合適的參數(shù)條件下，DPPI方式能使PS時間更短，且其消光比更大。對于50 MHz的脈沖注入信號，在DPPI方式下，1550nm VCSEL輸出的PS特性會受到兩個注入脈沖的切換時間差值Δt的影響，每一個偏置電流對應(yīng)一個最佳的Δt值，且這個值隨偏置電流增加而呈現(xiàn)逐漸

4、減小的趨勢。對于固定的偏置電流、最佳Δt值及頻率失諧，X(Y)偏振輸出的開關(guān)時間主要取決于偏振脈沖注入強度Einj,x(Einj,y)，且X(Y)偏振輸出的開關(guān)時間隨Einj,x(Einj,y)的增加而變短；對于固定的注入強度，負頻率失諧有利于減小X和Y偏振輸出的開關(guān)時間。因此，通過改變注入強度以及頻率失諧，兩個偏振輸出的PS開關(guān)時間都能夠得到有效調(diào)控。此外，我們也給出了1550 nm VCSEL在受到兩個2.5 Gb/s NRZ信號注