陣列型雷射二極體在外加共振腔體中的連續波特性和鎖模研究

Abstract

本論文內容在介紹增益導向式陣列型砷化鎵/ 砷化鋁鎵雷射二極體的發光特性，以及 有外加共振腔體時，它的特性的改變，並且對此一類型雷射二極體進行鎖模研究。 這一類型的雷射二極體，由於它的兩極接面上的特殊結構，使得它發射出的雷射光束 在平行於接面的平面上有較小的發散角，並且還場分佈是兩個集束(lobe)。也由於陣 列型的結構，它具有遠大於一般單元雷射二極體的輸出功率。不過，為了在外加共振 腔體裡鎖模時能儘可能地降低次腔體的效應，我們使用的此型雷射二極體，它的一個 腔面上鍍有抗反射鍍膜，僅殘存5%左右的反射率，因此，臨界電流很高，約300 毫安 培。在論文理論和實驗部分，都曾針對此一殘存反射率對輸出光譜的影響加以探討。 當外加共振腔體時，陣列型雷射二極體與外腔裡合成一合成腔體。輸出的電射光特性 ，除了受殘存反射率影響外，輸出鏡的反射率，外加腔體長度和結構都是影響因子， 在論文裡逐一考慮這些外腔效應。並且在長外加腔的情形，陣列型雷射二極體的像散 (astigmatism) 必須加以克服才能使合成腔體發射雷射光。如果刻意要在腔體中安排 得到很小的束腰(beam waist)，無可避免地要多加入一些聚光的元件，對光工作難上 加難。為了糾解這一困難，論文裡加入腔體設計一節。 鎖模是本論文的另一重點，利用此一方法可以產生超短脈衝。鎖模的方式大致可以區 分為主動和被動兩種，在本論文裡，兩種方式都曾使用。用主動鎖模的方式我們成功 地產生80微微秒(PS)以下的短脈衝；在被動鎖模方面，我們採用染料作為可飽和吸收 體作新的嘗試，結果得到寬度1 奈秒(ns)的短脈衝。