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可调谐外腔锁模量了点激光器是一种以量子点为增益介质,利用外腔反馈、选模及锁模技术实现超短光脉冲输出的激光源。该类激光器兼具波长可调及超短光脉冲输出的特性,在光时分复用、光学相干断层成像、双光子激发荧光显微镜、光谱分析、光学模数转换等领域具有重要应用。Stranski-Krastanow模式下生长的自组织量子点材料具有增益谱宽、吸收饱和能小、吸收恢复时间短及线宽增强因子小等特性,是实现宽带调谐及锁模激光器的重要材料。外腔结构具有诸多优势。不仅可以通过改变外腔长度来实现重频调谐,还可方便地引入色散元件及色散补偿元件,实现波长调谐及脉冲宽度的压窄。基于自组织量子点材料在研制宽带调谐及锁模激光器方面的独特优势,并结合外腔结构灵活的特性,本论文开展了有关外腔锁模量子点激光器及可调谐外腔锁模量子点激光器的研究工作,取得了一些有意义的结果。主要研究内容和结果包括: 1.分立器件外腔锁模量子点激光器的研制。以InAs/GaAs自组织量子点激光器为增益器件,结合分立半导体可饱和吸收镜,研制出外腔锁模量子点激光器。通过调整腔长实现了重频调谐。165-mm腔长外腔锁模量子点激光器在140mA电流下的平均输出功率为20mW,在120mA电流下得到了38kHz的-3dB频谱线宽。估算出可饱和吸收镜的饱和参量范围为3.7~6.7,接近于理想情况下的饱和参量。 2.单片集成器件外腔锁模量子点激光器的研制。基于增益区与可饱和吸收区单片集成的量子点激光器,构建了外腔锁模量子点激光器。在吸收区加反向偏压的情况下实现了重复频率828MHz的稳定锁模。在吸收区加-2V偏压、增益区注入600mA电流条件下,脉冲平均功率为19mW。频谱的-3dB线宽为1.5kHz,信噪比大于55dB。 3.可调谐外腔锁模量子点激光器的研制。首先,采用量子点增益器件与半导体可饱和吸收镜相分立的形式,并结合色散棱镜构建了可调谐外腔锁模量子点激光器,其输出为520MHz的周期性光脉冲序列。在120mA及140mA电流下,分别实现了40.9nm及45.5nm的调谐带宽。其次,采用量子点增益区与可饱和吸收区单片集成的器件,并结合色散棱镜构建了可调谐外腔锁模激光器,其输出为510MHz的周期性光脉冲序列。在吸收区加-4V偏压、增益区注入500mA电流条件下,实现了25.9nm的调谐带宽。