光泵垂直外腔面发射半导体激光器(VECSELs)兼顾了面发射激光器、边发射激光器和固体激光器的优点,既有好的光斑模式和较高的输出功率,又很容易设计成不同波长,在实际应用中有很广的范围和特殊的用途,有很强的研究意义及实用价值。本课题围绕此新型激光器进行了一系列理论与实验研究。理论分析了半导体增益芯片材料在有应变力存在时的能带结构,讨论了不同条件对应变量子阱增益特性的影响,给出了不同条件下不同半导体材料的吸收特性、发光特性;对VECSELs微腔结构的工作模式进行了数值模拟,给出的优化的芯片设计及激光器结构;对半导体芯片的热效应进行了研究,尝试了不同的散热方法,得到了高功率输出。实验中获得了1043nm、1080nm等不同波长的连续输出光及宽频带的可调谐激光输出;在腔内加入不同的非线性晶体,研究了倍频效率,获得了540nm的倍频光输出;用半导体可饱和吸收镜做锁模元件,获得了重复频率6.2GHz的锁模脉冲输出,脉宽5.0ps。分析此类激光器的色散特性,使输出脉冲形状有所改善,得到高重复频率的脉冲。
英文主题词Optically pumped vertical-external-cavity surface- emitting Semiconductor lasers (OP-VECSELs),high repetition rate,diode pumping,mode locked laser