| HAHA^_^ | 2011-01-28 15:19 |
通過光學照射調(diào)制量子級聯(lián)激光器光學調(diào)制 將一束超快鈦藍寶石激光與量子級聯(lián)激光器的前晶面法線成30°角入射（并將其聚焦至前晶面上形成20μm大小的光斑），研究人員實現(xiàn)了對一臺標準中紅外量子級聯(lián)激光器的波長調(diào)制。波長為820nm的鈦寶石激光的脈沖持續(xù)時間為100fs，重復頻率為83.3MHz。從調(diào)制的角度講，100fs的脈沖序列充當了一個頻率范圍起始值為基頻83.3MHz、上至其高次諧波頻率約10THz的寬帶調(diào)制頻率源。 研究人員使用的量子級聯(lián)激光器是一臺標準的35周期型銦鋁砷/銦鎵砷（In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As）法布里-珀羅量子級聯(lián)激光器，其中心波長為7.6μm，中心區(qū)域厚度為2μm，晶面未鍍膜，安裝在一塊銅質(zhì)熱沉上。該量子級聯(lián)激光器在400mA下工作于連續(xù)波模式。 研究人員利用一束平均功率為2mW的脈沖鈦藍寶石激光照射中紅外量子級聯(lián)激光器的前晶面，首先實現(xiàn)了重復頻率為83.3MHz的幅度調(diào)制。接下來，他們把一塊鍺標準具放置在中紅外量子級聯(lián)激光器兩塊硒化鋅透鏡之間的準直光路上，從而將附加的波長調(diào)制轉(zhuǎn)化為幅度調(diào)制。當標準具被旋轉(zhuǎn)到合適的位置時，它能使幅度調(diào)制量提高7倍多，即從1.56mV提高到11.38mV（等效光功率為7.5μW）。由于標準具起到了窄帶通濾波器的作用，因此這種調(diào)制增強只能是由發(fā)射波長展寬或者真正的波長移動引起的。 波長移動的證明 為了直接證明他們觀察到的調(diào)制增強是由于波長移動（真正的波長調(diào)制）引起的，研究人員改變鈦藍寶石激光的入射功率（分別為0.5mW、1.0mW、1.5mW和2.0mW），并對相應的量子級聯(lián)激光器的連續(xù)譜及其83.3MHz調(diào)制譜進行了比較。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，研究人員作出了波長偏移量隨入射功率水平之間的變化圖，結(jié)果表明：調(diào)制系數(shù)與近紅外光功率之間具有線性關系。也就是說，盡管被調(diào)制光譜的幅值不同，但連續(xù)譜的寬度保持恒定，從而證明了他們觀察到的調(diào)制源自于波長移動，而不是激光發(fā)射的展寬。 該研究小組將這種波長移動歸因于兩種可能的機制。其一，由近紅外鈦寶石激光照射在量子級聯(lián)激光器中形成的光生自由載流子引起折射率減小，這有效地減小了激光腔的光學長度，并導致了發(fā)射波長的藍移。其二，光生熱載流子的熱化使得量子級聯(lián)激光器接近前晶面的部分發(fā)射波長變短，從而實現(xiàn)了非常高的調(diào)制速度。研究人員對被調(diào)制量子級聯(lián)激光器的測量結(jié)果表明調(diào)制速率可高達1.67GHz（如圖）。  圖：利用鈦寶藍石飛秒激光照射一臺標準中紅外量子級聯(lián)激光器的前晶面，實現(xiàn)了對該量子級聯(lián)激光器高達1.67GHz的光學調(diào)制。1.2GHz處的凹陷是由熱沉溫度波動引起的。 “通過在電學幅度調(diào)制的基礎上輔以光學照射來實現(xiàn)直接頻率調(diào)制的方法，開創(chuàng)了全新的調(diào)制可能。”斯蒂文斯理工學院副教授兼實驗室主任Rainer Martini表示，“現(xiàn)在我們可以選擇數(shù)據(jù)怎樣被傳輸，并且可以獲得像衛(wèi)星鏈路那樣高質(zhì)量和可靠的數(shù)據(jù)傳輸——這僅僅需要帶寬更寬。同時，這種調(diào)制技術還可能為相干控制和激光器調(diào)諧提供一種全新的方法�！� 參考文獻 1. G. Chen et al., Appl. Phys. Lett., 97, 011102 (July 2010). |
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