研究目的
研究一种新型垂直腔面发射激光器（VCSELs）的稳定机制，通过非厄米构型提升其亮度和光束质量。
研究成果
所提出的垂直腔面发射激光器非厄米构型，通过折射率与增益-损耗调制的相互作用操控波动力学，能显著提升出射光束的亮度和稳定性。该机制有望推广至其他大孔径及微激光器，实现其辐射图样的规律化调控。
研究不足
该研究未明确提及实验的技术和应用限制或潜在的优化领域。
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[2019年德国慕尼黑激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）——非厄米VCSEL中的亮度增强
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[2019年德国慕尼黑激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）——非厄米VCSEL中的亮度增强
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8873173
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
垂直腔面发射激光器（VCSELs）是一种紧凑高效的光源，适用于多种应用场景。然而由于缺乏横向模式控制机制，这类激光器存在空间光束质量差、固有时空不稳定性以及丝化效应和空间烧孔等非线性失稳问题[1]。因此需要开发新型策略来调控光波动力学以增强VCSELs的稳定性。近年来，非厄米介质已成为实现非对称耦合、单向隐身和单模激射等新功能的灵活平台[2-3]。本研究提出一种获得高亮度窄光束的新型VCSELs稳定机制，该机制通过同时调制折射率与增益损耗分布的空间构型，构建激光势场的非厄米配置。具体而言，我们采用轴对称非厄米势场表达式：n(r)=nR cos(qr)-inI cos(qr-?)，其中nR和nI分别表示折射率与增益损耗调制的振幅，?为两者间的相对相位差。此类势场可通过横向模式间的单向向内径向耦合，将发射光约束在VCSELs中心区域[4]。通过调控折射率与增益损耗调制的相对强度及相位关系，可操纵激光器的波动力学过程，从而输出高亮度强聚焦窄光束。我们采用平均场傍轴模型研究具有非厄米势场的VCSELs时空动力学特性。图1(a,b)分别展示了常规VCSEL与同心圆非厄米构型改进VCSEL的输出光场，呈现出不规则局域图案与稳定局域图案的对比。通过中心强度增强[图1(c)]和场强浓度[图1(d)]评估性能表现，图1(e)给出了典型点的空间动力学过程。稳态强度分布及其横截面显示：由于向内传播波的径向耦合优势，光强在r=0处高度集中，插图中横向场流[图1(e)]直观呈现了这一特性。
作者：
Waqas W. Ahmed，Ramon Herrero，Muriel Botey，Ying Wu，Kestutis Staliunas
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