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Antiguided vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) structures.

机译：反导垂直腔面发射激光器（VCSEL）结构。

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摘要

Two types of novel vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) based on antiguided structures have been developed for high power single mode emission: Large-aperture (diameter = 8–12 μm) antiresonant reflecting optical waveguide (ARROW) type VCSELs and two-dimensional leaky-wave coupled phase-locked VCSEL arrays. Effective index modal and fiber mode approximation have been utilized to study their modal behaviors and therefore, the mode-selection mechanisms. Full-wave finite-difference time-domain (FDTD) simulation and 3-D beam propagation modeling have also been developed elsewhere to verify the device design and show close agreements with the effective index calculations.; Two-step Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) growth, selective wet chemical etch and H+ Ion Implantation are used for the fabrication of both structures. For the ARROW VCSEL device with index step of Δn ∼ 0.05 and diameter of 8 μm, record high of 7.1 mW CW single fundamental mode output power has been obtained. While the resonant single mode in-phase emission with output power of 2 mW CW, 40 mW pulsed has been observed from the top-emitting 4 x 4 VCSEL arrays, preliminary result from the junction-down approach shows a promising 10 mW CW out-of-phase emission. Future directions to optimize both the ARROW-type VCSELs and 2-D antiguided VCSEL arrays for higher coherent output power have been discussed.
机译：已经开发了两种基于反导结构的新型垂直腔表面发射激光器（VCSEL），用于大功率单模发射：大孔径（直径= 8–12μm）反共振反射光波导（ARROW）型VCSEL，还有两种维漏波耦合锁相VCSEL阵列。有效的折射率模态和光纤模态逼近已被用于研究其模态行为，并因此研究了模式选择机制。全波有限差分时域（FDTD）仿真和3-D光束传播建模也已在其他地方开发出来，以验证设备设计并显示与有效指标计算的紧密一致性。两步金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长，选择性湿法化学蚀刻和H +离子注入被用于制造这两种结构。对于分度为Δn〜0.05，直径为8μm的ARROW VCSEL器件，获得了创纪录的7.1 mW CW单基模输出功率。虽然从顶部发射的4 x 4 VCSEL阵列观察到输出功率为2 mW CW的谐振单模同相发射，但脉冲输出为40 mW，结向下方法的初步结果显示，有希望的10 mW CW输出-相发射。已经讨论了优化箭头方向的VCSEL和二维反导VCSEL阵列以获得更高相干输出功率的未来方向。

著录项

  • 作者

    Zhou, Delai.;

  • 作者单位

    The University of Wisconsin - Madison.;

  • 授予单位 The University of Wisconsin - Madison.;
  • 学科 Engineering Electronics and Electrical.; Physics Optics.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2002
  • 页码 151 p.
  • 总页数 151
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 无线电电子学、电信技术;光学;
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