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Single-mode hybrid Al Ga In As/Si octagonal-ring microlaser with stable output

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Chinese Optics Letters 2016年第3期14卷 55-58页

作者：隋少帅唐明英杨跃德肖金龙杜云黄永箴 The State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics Institute of Semiconductors Chinese Academy of Sciences

Hybrid octagonal-ring microlasers are investigated for realizing a stable output from a silicon waveguide based on a two-dimensional simulation. The inner radius of the ring is optimized to achieve single-mode and low-threshold operation. Using the divinylsiloxane-benzocyclobutene （DVS-BCB） bonding technique, a hybrid A1GaInAs/Si octagonal-ring microlaser vertically coupled to a silicon waveguide is fabricated with a side length of 21.6 pm and an inner radius of 15 pm. A single transverse-mode operation is achieved with a threshold current density of 0.8 kA/cm2 and a side-mode suppression ratio above 30 dB, and a stable output from the lower silicon waveguide is obtained.

关键词： mode In ring Single-mode hybrid Al Ga In As/Si octagonal-ring microlaser with stable output As Al Ga

窄线宽正方形-法布里-珀罗耦合腔激光器(特邀)

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光学学报 2024年第15期44卷 191-197页

作者：绳梦伟王玮肖金龙杨跃德黄永箴中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

窄线宽半导体激光器在相干光通信领域具有重要的应用,利用较小光限制因子的AlGaInAs/InP外延片,研制了窄线宽的正方形-法布里-珀罗(FP)耦合腔激光器。利用有限元方法仿真了正方形-FP耦合腔的模式特性,采用投影式光刻工艺制备了正方形-F... 详细信息

窄线宽半导体激光器在相干光通信领域具有重要的应用,利用较小光限制因子的AlGaInAs/InP外延片,研制了窄线宽的正方形-法布里-珀罗(FP)耦合腔激光器。利用有限元方法仿真了正方形-FP耦合腔的模式特性,采用投影式光刻工艺制备了正方形-FP耦合腔激光器,激射主模处于1550.5 nm,单模光纤耦合输出功率约为13 mW,边模抑制比约为47 dB。利用延时自零差相干接收方法测量频率噪声,得到洛伦兹线宽为233 kHz。根据实验和仿真结果,激射模式是由正方形微腔的高阶横模和FP模式耦合形成。

关键词：窄线宽正方形微腔耦合腔半导体激光器

AlGaInAs/InP coupled-circular microlasers

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Chinese Optics Letters 2012年第9期10卷 49-51页

作者：黄永箴林建东姚齐峰吕晓萌杨跃德肖金龙杜云 State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics Institute of SemiconductorsChinese Academy of Sciences

AlGalnAs/InP coupled-circular microlasers with radius of 10-and 2-μm width middle bus waveguide are fabricated by photolithography and inductively coupled plasma etching techniques. Room-temperature continuous-wave single-mode operation is realized with an output power of 0.17 mW and a side-mode suppression ratio of 23 dB at 45 mA. A longitudinal mode interval of 11 nm is obtained from the lasing spectra, and mode Q factor of 6.2×10^3 is estimated from 3-dB width of a minor peak near the threshold current. The mode characteristics are simulated by finite-difference time-domain technique for coupled- circular resonators. The results show that, in addition to the coupled modes, high-radial-order whispering gallery modes with travelling wave behaviors can also have high Q factors in the coupled-circular resonators with a middle bus waveguide.

关键词： InP bus mode AlGaInAs/InP coupled-circular microlasers

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半径5μm的定向输出圆盘形微腔激光器

中国激光 2017年第9期44卷 69-74页

作者：吕晓萌黄永箴邹灵秀杨跃德肖金龙中国电子科技集团公司第二十九研究所四川成都610036 中国科学院半导体研究所北京100083

基于三维时域有限差分法,对半径为5μm的径向直连波导微腔激光器的模式及定向输出特性进行研究,得到了波长在1550nm附近的高品质因子(Q)横电模的Q值与光场分布特性。基于半导体平面加工工艺制备了AlGaInAs/InP圆盘形微腔激光器,微腔半径... 详细信息

基于三维时域有限差分法,对半径为5μm的径向直连波导微腔激光器的模式及定向输出特性进行研究,得到了波长在1550nm附近的高品质因子(Q)横电模的Q值与光场分布特性。基于半导体平面加工工艺制备了AlGaInAs/InP圆盘形微腔激光器,微腔半径为5μm,波导宽度为1μm。该激光器在298K下实现了连续单模输出,阈值电流为4mA。在注入电流为9mA时,激光器的边模抑制比可达33.4dB。基于速率方程拟合了激光器模式强度随注入电流的变化,得到激光器的自发辐射因子约为5.5×10^(-3)。

关键词：激光器半导体激光器微腔时域有限差分法

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混沌微腔激光器的研究进展(特邀)

光子学报 2024年第5期53卷 113-124页

作者：李建成雷彬鹃肖金龙杨跃德黄永箴中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免... 详细信息

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免光反馈引入的弱周期性。基于微腔内模式相互作用产生的自发混沌半导体微腔激光器,无需外部扰动,具有体积小、工艺简单、混沌带宽大、混沌态工作条件宽和无反馈弱周期性等优点,有望在具体应用中进一步发挥作用。针对近年来基于微腔的混沌激光器研究情况,本文进行了分类介绍,包括自发混沌微腔激光器、光反馈混沌微腔激光器和集成互注入激光器,总结了自发混沌微腔激光器的当前应用,对自发混沌微腔激光器的未来发展做了展望。

关键词：微腔混沌半导体激光器非线性物理随机数混沌探测

回音壁微腔激光器噪声特性数值模拟研究(特邀)

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光子学报 2022年第2期51卷 62-71页

作者：刘家辰黄永箴郝友增杨珂杨跃德肖金龙中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

通过建立包含朗之万噪声源的三模速率方程模型,模拟研究了回音壁模式微腔激光器的噪声特性和线宽特性,特别是注入电流热效应引起的跳模及其对光功率和实现窄线宽的影响。回音壁微腔激光器单模工作时,在大偏置电流下可由低频处的频率噪... 详细信息

通过建立包含朗之万噪声源的三模速率方程模型,模拟研究了回音壁模式微腔激光器的噪声特性和线宽特性,特别是注入电流热效应引起的跳模及其对光功率和实现窄线宽的影响。回音壁微腔激光器单模工作时,在大偏置电流下可由低频处的频率噪声得到百kHz以下的激光器线宽;在微腔双模激射状态下,由于模式竞争作用,微腔激光器的相对强度噪声和频率噪声在低频处都有明显的升高,使得激光器的线宽展宽。此外,还采用快速傅里叶变换的方法由时域信号计算获得激光模式光谱线型,由此得到的激光模式线宽与通过频率噪声谱获得的线宽基本一致。

关键词：半导体微腔激光器相对强度噪声相位噪声频率噪声线宽

同方期刊数据库

适于光子集成及光互连的回音壁微腔半导体激光器

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中国科学：技术科学 2010年第5期40卷 546-551页

作者：黄永箴杨跃德王世江肖金龙车凯军杜云中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室北京100083

介绍了正三角形和正方形微腔的类回音壁型模式特性,以及与输出波导连接的正三角形和正方形定向输出微腔激光器.实验表明正三角形微腔激光器作为光探测器应用具有共振增强的响应特性.提出了采用两个定向输出微腔激光器与硅上光波导连接... 详细信息

介绍了正三角形和正方形微腔的类回音壁型模式特性,以及与输出波导连接的正三角形和正方形定向输出微腔激光器.实验表明正三角形微腔激光器作为光探测器应用具有共振增强的响应特性.提出了采用两个定向输出微腔激光器与硅上光波导连接实现芯片上的光互连的设想.

关键词：光学微腔微腔激光器谐振模式光互连

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可集成的高速双稳态半导体激光器

激光与光电子学进展 2009年第11期46卷 102-104页

作者：黄永箴王世江杨跃德肖金龙中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室北京100083

光学双稳态通常发生在一个可饱和的光学系统中，其输出光强度决定了它的透射率，在一个输入光强条件下有两个稳定光输出状态。光学双稳态器件具有输入输出滞后关系曲线，其快速的光交换能力是实现全光逻辑处理的一种可能方法。半导体双... 详细信息

光学双稳态通常发生在一个可饱和的光学系统中，其输出光强度决定了它的透射率，在一个输入光强条件下有两个稳定光输出状态。光学双稳态器件具有输入输出滞后关系曲线，其快速的光交换能力是实现全光逻辑处理的一种可能方法。半导体双稳态激光器在同一注入电流下具有两个稳定输出光功率，可利用注入电脉冲或光脉冲实现输出光功率在高低态的交换，而且当触发脉冲消失后，

关键词：光学双稳态器件半导体激光器可集成输出光功率输出状态输入输出光学系统逻辑处理

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平面工艺制作的定向输出微腔半导体激光器

激光与光电子学进展 2009年第2期46卷 46-48页

作者：黄永箴杨跃德车凯军王世江杜云中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室

光学微腔中偶极子自发辐射受到空间和频谱调制，能实现自发辐射增强或抑制效应，而且其有源区体积可以非常小，有利于极低阈值工作和极高的调制速率。在过去的二十多年来，垂直腔面发射激光器、回音壁模式（whispering—gallery mode）... 详细信息

光学微腔中偶极子自发辐射受到空间和频谱调制，能实现自发辐射增强或抑制效应，而且其有源区体积可以非常小，有利于极低阈值工作和极高的调制速率。在过去的二十多年来，垂直腔面发射激光器、回音壁模式（whispering—gallery mode）微腔激光器以及光子晶体微腔激光器三类光学微腔激光器的研究取得了很大的进展。回音壁模式微腔中，模式光线由于其在微腔界面的入射角大于全反射临界角而受到限制，是一种结构非常简单的光学微腔。

关键词：微腔半导体激光器工艺制作垂直腔面发射激光器微腔激光器 gallery 回音壁模式输出平面