孙 梅，赵红东，王景芹，张以谟

(1. 河北工业大学研究生学院，天津 300410；2. 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072)

自1977年Iga K提出制作垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting lasers，VCSELs)的设想以来，对这种激光器的研究取得了很大进展，已有许多文献报道了采用相关的理论模型分析的VCSELs的电、光、热特性[1-6]．文献[2]中注重大电流孔径的 VCSELs，指出限制高阻区的半径增大，阈值电流、载流子密度扩展变宽，影响了激光器的特性，但是并没有说明小电流孔径对器件是否产生不利的影响，更没有指出最佳阈值范围．文献[3]中电流使用假设的指数分布，不涉及到空间电势求解．完全空间光电热耦合下仿真电流孔径半径小于2,μm的VCSELs文献较少，文献[4]中表明减小电流孔径可以实现更低阈值的 VCSELs，文献[5]研究的最小电流孔径为2,μm．虽然文献[5]报道了曲线阈值存在局部极小值，但阈值电流仍然随孔径减小而下降，未发现最佳限制范围．文献[6]研究了分布布拉格反射流(distributed Bragg reflector，DBR)电势对质子轰击VCSELs阈值的影响，没有涉及到最佳限制．在理论研究电流限制光电热耦合的同时，也从实验上研究了限制孔径及台阶尺寸对阈值及高频的影响[7-10]．

笔者采用数值方法求解了 VCSELs中的光电热二阶微分方程，模拟小于或接近1～6 μm的VCSELs特性，由于限制孔径有较大范围的变化，光电热耦合方程求解中离散点数量增多，多个激光模式中跟踪困难．使用智能跟踪模式方法成功地对基模进行了识别锁定，在 0.8～6.0,μm 范围内研究了单氧化限制VCSELs的注入阈值电……