江孝伟， 关宝璐

(1. 衢州职业技术学院 信息工程学院， 浙江 衢州 324000；2. 北京工业大学 电子信息与控制工程学院， 光电子技术实验室， 北京 100124)

基于亚波长光栅的VCSEL偏振控制研究

江孝伟1*， 关宝璐2

(1. 衢州职业技术学院 信息工程学院， 浙江 衢州 324000；2. 北京工业大学 电子信息与控制工程学院， 光电子技术实验室， 北京 100124)

为了确定亚波长光栅在微电机械系统(MEMS)波长可调谐VCSEL不同位置(上DBR上表面、上DBR下表面以及内腔)中实现TE和TM偏振控制的光栅参数范围以及光栅在哪个位置时实现偏振控制最稳定，通过MATLAB建立MEMS波长可调VCSEL的模型，然后计算光栅在3种位置时上反射镜(包括空气隙和光栅)随光栅参数变化的反射率，以此来确定它们实现TE/TM稳定偏振的光栅参数范围(即高反射范围内的参数)。将各自的高反射所对应反射率减去相同光栅参数范围内TM/TE 低反射对应的反射率，通过反射率差值确定光栅在哪种位置时MEMS波长可调谐VCSEL实现偏振是最稳定的。最后得出的结论是光栅在上DBR下表面几乎无法控制TM偏振，而将光栅放置于内腔中，无论是在TE偏振控制上还是TM偏振上都是最稳定的。在实现TE偏振稳定的参数范围内，TE的阈值增益比TM最小少10 cm-1；而在实现TM偏振稳定时，在TE偏振稳定的参数范围内，TE的阈值增益比TM最小少5 cm-1。

MEMS波长可调谐VCSEL； 偏振稳定； 亚波长光栅； MATLAB建模

1 引 言

微电机械系统(Micro-electro-mechanical system，MEMS)波长可调谐垂直腔面发射激光器(Vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)是最早由加州大学伯克利分校的 C. J. Chang-Hasnain[1]等人提出的，它的工作原理是将VCSEL的上反射镜DBR(Distributed Bragg reflectors)制作成由电激励可移动的反射镜微机械系统，从而通过改变有效腔长实现波长的可调谐[2]。……