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《量子阱垂直腔面发射激光器及其微腔物理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、激光与光电子学进展2001年第4期(总第424期)19光电子器件与技术量子阱垂直腔面发射激光器3及其微腔物理1)1)1)2)3)赵红东陈国鹰张存善张以谟沈光地1)河北工业大学电气信息学院,天津3001302)天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津3000723)北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100022提要根据发展历史的顺序,对量子阱垂直腔面发射激光器微腔物理进行概述,其中包括垂直腔面发射激光器、腔量子电动力学和半导体微腔物理。给出半导体垂直腔面发射激光器及其微腔物理思想来源的详细图像。关键词量子阱,垂直腔面发射激光器,腔量子电动力
2、学,微腔物理1量子阱垂直腔面发射激光器20mA,GaAlAsöGaAs面发射激光器室温下[1～9]脉冲阈值电流为6mA。1988年GaInAsPö的发展及特点InP面发射激光器室温下连续波阈值电流达111半导体面发射激光器的出现与进展到15mA,GaAlAsöGaAs面发射激光器室1979年日本的H.Soda和K.Iga等人温下连续波阈值电流达到50mA。2000年蓝使用液相外延(LPE),首次报道了光面发射激光器已经成功激射。InGaAsPöInP面发射激光器,他们利用晶片112实现电子和光子横向限制的工艺的两个表面镀金属膜构成法布里2珀罗
3、腔,出分子束外延(MBE)和金属氧化物化学射光垂直于生长平面。77K下脉冲电流激射汽相淀积(MOCVD)可以生长原子尺度量级2的阈值电流为900mA,Jth=11kAöcm(圆的单原子层,因此通过生长不同的半导体材电极直径100Lm),输出波长为1118Lm的料很容易实现载流子和光的纵向限制。与之几毫瓦激光。相比实现横向限制成为制造垂直腔面发射激1983年首次研制成功GaAsöGaAlAs光器关键而困难的工艺,实验室中常使用面发射激光器,77K下阈值电流为350mA,+离子注入或选择性氧化工艺。离子注入工H同年实现室温激射。1986年将GaI
4、nAsPöInP艺有利于平面工艺和大面积均匀的注入,适面发射激光器77K下脉冲阈值电流降低到应于大规模地制造面发射激光器。同时这种方法也存在缺点,由于金属十字叉丝不能做3该工作得到973(G20000683202)项目、河北省教育厅科研的太小和离子注入横向扩展效应,垂直腔激计划(2000229)、河北省教育厅博士基金资助。光器阈值不能降到很低。近年人们在制造垂收稿日期:2000—12—01直腔面发射激光器中更普遍地采用选择性氧20激光与光电子学进展2001年第4期(总第424期)化的方法,控制电流孔径的大小,可以提高自被增进。实验测定被抑制辐
5、射的寿命比自由发发射耦合效率,降低了阈值。使用选择性氧空间增进20倍。1987年MIT物理学家观察化工艺制造的InGaAsöGaAs垂直腔面发射到腔可以分别抑制或增进自发发射42倍和激光器阈值降低到几十微安量级。19倍。Yale大学的学者使用与MIT类似的113垂直腔面发射激光器及其特性装置,证明在窄平面镜中真空场的方向性。使用分子束外延、金属氧化物化学汽相70年代前,虽然人们已经对电磁波进行淀积、氧化、淀积、刻蚀、离子轰击、选择性氧了深入的研究,但研究腔控制光频范围内的化等工艺,反射镜由镀膜分配布拉格反射器产生与传播进展很慢,其原因在于光波
6、波长(DBR)组成,其反射率大于99%,很短的谐比任何仪器的尺寸都小许多。1974年振腔垂直于衬底片,因此腔内存在的模数很Drexhage利用长链脂肪酸和染料制成多层少,输出窄发散角(10°)圆柱对称光束垂直于单分子层,形成厚度接近光波波长大小的材衬底片,无需解理、易实现二维集成和单模运料,可以对光波特性进行系统的研究,并发现转。实验上已经实现阈值为微安级的垂直腔金属镜可以改变常规的自发发射空间分布。面发射激光器,并且特征频率达到10GHzö212腔其他量子电动力学行为s,这样的激光器传递信息量大,可以应用在除腔控制自发发射外,腔量子电动力学
7、光通信、光互连、光计算及其他平行光信息处行为还包括:真空场的Rabi振荡;单原子放理和光电集成中。大器(one2atommaser);双光子放大器(two2photonmaser);腔影响原子的辐射频率;腔[11～29]2腔量子电动力学内多原子相互耦合超辐射现象等。211腔可控制自发发射3半导体面发射微腔激光器的1946年E.M.Purcell观察激活磁核在[30～39]7-1腔量子电动力学行为辐射频率M为10s的衰变率。使用传统方法计算自发发射衰减率,得到弛豫时间长达半导体面发射激光器谐振腔的大小已经2110s量级,显然这与实际完全不符。P
8、urcell接近光波长量级,满足了微腔结构要求,所以认为一个磁偶极子耦合到共振电子回路系统某些现象表现为量子电动力学的特征,即微中,当回路有关的MöQ频率内只有一个
