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掌握可调谐VCSEL中的横向辐射损耗

DOI：10.1109/JQE.2018.2887279 期刊：IEEE Journal of Quantum Electronics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 本文研究了可调谐垂直腔面发射激光器（VCSEL）中的损耗机制。在调谐范围边缘阈值增益的急剧增加促使我们探究本文所阐述的退化机理。通过采用自主研发的VCSEL电磁（VELM）仿真代码进行的一系列模拟，结合基于坡印廷矢量研究的新方法，成功识别出显著的横向辐射损耗。这些现象的正确理解为提出技术上可行的应对措施奠定了基础。
作者： Pierluigi Debernardi，Alberto Tibaldi，Renato Orta
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究可调谐垂直腔面发射激光器（VCSELs）中的损耗机制，特别是横向辐射损耗，以理解和缓解调谐范围边缘的性能退化。

研究成果

该论文指出横向辐射损耗是可调谐垂直腔面发射激光器（VCSEL）阈值增益升高的重要原因，尤其在调谐范围边缘更为显著。通过坡印廷矢量分析和VELM模拟，证实这些损耗源于空气隙中的衍射效应，而非介质界面的突变。研究提出了三种应对措施（曲面顶镜、腔透镜法、衍射光学元件透镜），并证明这些方法能降低阈值增益并提升效率，其中基于透镜的解决方案效果最佳。该研究深化了对散射损耗的理解，并为可调谐VCSEL提供了实用的设计改进方案。

研究不足

该研究基于VELM代码的模拟，可能存在固有近似性。VCSEL结构假设除特别说明外均为无损耗介质层，且未充分考虑实际制造挑战（如刻蚀产生的非辐射损耗）。所提出的解决方案（曲面镜、透镜）需要技术可行性支持，其实施可能并非易事。

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