FSC_前沿课题1.ppt

* 不对称互注入系统的双向通信的扩展 利用一个中心VCSEL提供强注入到多个边VCSEL，同时，每个边VCSEL也提供弱注入到中心VCSEL，这样中心VCSEL与任一个边VCSEL都可以构成不对称互注入系统，进行双向通信，那么，在整体上就实现一对多和多对一通信 VCSEL1 VCSEL2 VCSELm VCSELn W. L. Zhang et al. IEEE Photonics Technology Letters, 2008, 20 VCSEL混沌同步通信系统设计 * 1 3.1 双向注入下VCSEL的偏振特性 3.2 正交注入下VCSEL的偏振特性 * 双向注入下VCSEL的偏振特性 实际制作过程中微腔的圆柱形结构不可能完全对称，这与光纤相似，使VCSEL可支持两个线性偏振模式存在 偏置电流或注入光可引起输出在两个偏振模式之间跳变 考虑偏振自由度后两个VCSEL存在多种双向注入形式，如 X1?X2 , Y1?Y2 , X1?Y2, Y1?X2等 X y 偏置电流 输出功率 X y 跳变点 * 双向注入下VCSEL的偏振特性 受不同形式双向注入的影响，VCSEL显示多样的偏振特性 (a) (c) (d) (b) (g) (f) (e) (h) (i) (a)-(c) 中跳变点被推迟 (d)-(f) 中跳变点被提前 (g)-(i) 中两个相同的VCSEL出现不同的跳变点 * W. L. Zhang et al, Journal of the Optical Society of America B, 25(2), 2008 W. L. Zhang et al, Journal of the Optical Society of America B, 24(7), 2007 W. L. Zhang et al, Journal of the Optical Society of America B, 24(6), 2007 双向注入下VCSEL的偏振特性 特定条件下，VCSEL输出会随参数呈现(准)周期性的变化 * 正交注入下VCSEL的偏振特性 正交注入：输入的偏振方向垂直于输出的偏振方向 正交注入也可引起VCSEL偏振态发生跳变，该特点可以用来制作光开关 X y 输入 输出 Y ‘1’ ‘0’ ‘0’ ‘1’ X 跳变点 * 可以利用不同参数的扫描速度来控制双稳区域的宽度 正交注入下VCSEL的偏振特性 正向扫描 负向扫描 正向扫描跳变点 负向扫描跳变点 双稳区域 参数扫描速度越慢双稳区域越越窄 偏振双稳：参数扫描方向相反时(正向扫描或反向扫描)，跳变点的位置是不同的，两个跳变点之间的区域为双稳区域 * 上述这种输出的双稳区域受参数扫描速度影响的现象源于器件对先前状态的‘记忆’效应 可以通过引入噪声判断跳变点是否稳定 正交注入下VCSEL的偏振特性 W. L. Zhang et al, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 14, 2008 * 1 3.1 单横模微腔双稳器件的设计 3.2 表面态微腔双稳器件的设计 * 单横模微腔双稳器件的设计 1D 2D 3D 采用微腔结构的VCSEL输出是单纵模的(单一波长) 输出光场在器件径向的分布支持多个模式存在(多横模) 与光纤一样，应用时需要对高阶横模进行抑制 * VCSEL的偏振特性和控制 通过反谐振反射的光波导结构(ARROW)，可以实现微腔器件的单横模输出 高阶模式的能量主要分布在有源区之外,被泄露出去 * VCSEL的偏振特性和控制 采用ARROW结构的微腔激光器或放大器，可用于实现单横模的双稳器件；该设计也可用来实现光触发/光控制 W. L. Zhang et al. IEEE Journal of Quantum Electronics, 46, 2010 W. L. Zhang et al. IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, 2009, 27 * VCSEL的偏振特性和控制 微腔中可以用一个薄的金属层取代上部DBR反射镜，这样光主要被限制在金属层和介质的接触面附近，与量子阱中的电子空穴对强耦合，形成polariton该条件下注入光会出现两个反射谷 考虑量子阱 不考虑 量子阱 * VCSEL的偏振特性和控制 一个金属层和一个DBR中间嵌一层非线性材料，由于表面态的形成非线性效应大大加强 * VCSEL的偏振特性和控制 由于非线性效应，增加注入强度后，形成的发射谷向长波长一端移动(红移)；可以用来实现双稳开关 * 1 3.1 矢量孤子 3.2 孤子纠缠 * 具有两个圆偏振态的 polariton