信息学院王成课题组提出新机制调Q半导体激光器

  我校信息学院后摩尔时代器件与集成系统中心王成教授课题组提出了一种新机制的调Q半导体激光器。该调Q激光器不需要插入任何饱和吸收体，在连续电泵浦条件下即可实现周期性脉冲输出。近日，该成果以“Intensity Noise and Pulse Oscillations of an InAs/GaAs Quantum Dot Laser on Germanium”为题在IEEE光学学会顶级期刊《IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics》上发表。

  半导体激光器在连续电泵浦的条件下通常实现连续激光输出。为实现激光脉冲输出，需要插入饱和吸收体实现调Q（品质因子）或锁模。王成课题组提出使用特殊的锗基量子点激光器，不使用任何饱和吸收体在连续电泵浦条件下即可实现周期性脉冲输出。通过改变量子点激光器的偏置电流，实现了高质量的单周期和双周期脉冲激光输出（见图一），在非线性动力学领域和微波光子学领域有重要的科学和应用价值。锗基量子点激光器的特点是有源层中的量子点非均匀加宽比较大，当两组能级间隔相差不大的量子点分别进行激射时，处于阈值之下的量子点能够为阈值之上的激射量子点提供可饱和吸收机制，从而实现脉冲激光输出。这一新机制的发现能够大大简化光子集成电路中脉冲激光器光源的设计。

  该项工作的第一作者是2017级硕士研究生周跃广，王成教授为通讯作者。上海科技大学为第一完成单位，巴黎高科电信学校（Telecom ParisTech）和中科院上海微系统与信息技术研究所为合作单位。该项研究得到了国家自然科学基金和上海浦江学者项目的支持。

文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/8717669

图一不同偏置电流下激光器的电谱（左），波形（中），和相图（右）。其中（a）和（d）为单周期振荡，（b）和（c）为双周期振荡。