中紅外(midIR)頻率具有更高的數據速率、更低的誤碼率和更強的抗惡劣天氣能力，是自由空間光通信的優(you) 勢。量子級聯激光器(qcl)作為(wei) 非常好的中紅外光源，是2.6 um到太赫茲(zi) 範圍內(nei) 高速通信係統發射機的有力候選者。盡管中紅外係統具有較短波長的優(you) 勢，但由於(yu) 中紅外光學調製器的帶寬較小，與(yu) 近紅外(near-IR)設備相比，中紅外係統的數據速率存在瓶頸此外，到目前為(wei) 止提出的大多數中紅外光學調製器主要工作在中紅外的短波長端(<3 um)，留下較長波長的3 - 5 um大氣窗口和6 - 20 um分子指紋窗口。
近紅外脈衝(chong) 誘導量子級聯激光器中紅外傳(chuan) 輸調製的飛秒測量
zui近的研究證明了在低溫下使用 800 nm飛秒脈衝(chong) 對qcl進行全光調製，通過帶間躍遷改變電子居群。研究人員還通過在注入電流中加入射頻信號實現了qcl的直接調製。雖然文獻估計了QCL的超快增益調製，無弛豫振蕩，高達>100 GHz，但以前的工作直接測量的QCL輸出使用中紅外探測器，限製在10 GHz帶寬。因此，仍有必要充分探索量子發光二極管對調製的時間光學響應。從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上說，光泵浦探測技術是提供高時間分辨率的完美工具，僅(jin) 受光脈衝(chong) 寬度和延遲級分辨率的限製。光泵浦探測技術已被廣泛国产成人在线观看免费网站於(yu) qcl中快速載流子動力學的研究。
我們(men) 研究了中紅外探測脈衝(chong) 通過飛秒近紅外泵浦脈衝(chong) 調製的QCL的傳(chuan) 輸。與(yu) 以往在低溫下使用光子能量高於(yu) 量子阱(QW)帶隙的近紅外脈衝(chong) 調製QCL不同，我們(men) 比較了在室溫下光子能量低於(yu) 和高於(yu) 0.77 eV (1.6 lm)的InGaAs QW帶隙的兩(liang) 種不同的近紅外泵對QCL傳(chuan) 輸的調製。當光子能量高於(yu) QW帶隙時，電子將從(cong) 價(jia) 帶被激發到導帶，然後通過帶間躍遷放鬆回價(jia) 帶。當泵浦光子能量低於(yu) QW帶隙時，由於(yu) 光子沒有足夠的能量，將不會(hui) 發生帶間躍遷。相反，在傳(chuan) 導帶較低的子帶中的電子將被激發到較高的子帶或連續區。直接測量諧振中紅外脈衝(chong) 的傳(chuan) 輸變化提供了有關(guan) QCL增益調製的信息。
圖1(a)顯示了我們(men) 實驗裝置的原理圖。利用由Ti:藍寶石振蕩器、Ti:藍寶石再生放大器、光學參量放大器(OPA)和自製差頻發生器(DFG)組成的激光係統產(chan) 生飛秒中紅外探測脈衝(chong) (120 fs)我們(men) 將中紅外探頭波長調整為(wei) 與(yu) QCL的電致發光和激光波長共振(4.72 lm)，如圖1(b)所示。泵浦脈衝(chong) 是剩餘(yu) 的OPA信號(1.38 lm)或空閑脈衝(chong) (1.95 lm)，光子能量分別高於(yu) 和低於(yu) InGaAs qw的帶隙(1.60 lm)。為(wei) 了在室溫下進行時間分辨測量並減少QCL的加熱，我們(men) 在250 kHz下對QCL (100 ns電脈衝(chong) 寬度)進行脈衝(chong) 偏置OPA和DFG的重複頻率，由1 ns中紅外探測器同步。與(yu) 文獻11在低溫下對連續波偏置QCL進行簡並泵浦-探針測量不同的是，我們(men) 將QCL脈衝(chong) 偏置剛好低於(yu) 激光閾值，以z小化強激光QCL對探針傳(chuan) 輸的擾動。雖然損耗略大於(yu) 增益，但實現了上下激光態之間的電子居數反轉，注入器基態能級與(yu) QCL有源區上激光能級能級對齊。使用半波片和偏振片的組合可以旋轉泵的偏振。中紅外探針呈線性橫磁極化(TM)，與(yu) 量子阱的生長方向一致。根據子帶間躍遷的極化選擇規則選擇該偏振。因此，表明不同子帶間能級載流子數量的QCL波導的損耗或增益可以通過中紅外探頭的傳(chuan) 輸直接測量。近紅外泵浦脈衝(chong) 通過一個(ge) 機動延遲階段，使泵浦和探頭之間的時間延遲變化為(wei) fs。然後，我們(men) 使用ZnSe窗口將泵浦脈衝(chong) 和探測脈衝(chong) 共線性組合。利用0.56數值孔徑(NA)的非球麵透鏡將泵浦脈衝(chong) 和探頭脈衝(chong) 耦合到QCL波導中。當泵浦脈衝(chong) 被阻斷時，我們(men) 觀察到隨著QCL偏置的增加，探針透射率顯著增強。因此，我們(men) 證實了泵浦脈衝(chong) 和探針脈衝(chong) 有效地耦合到QCL有源區域。透射探頭由另一個(ge) 非球麵透鏡準直，然後聚焦到汞鎘碲化(MCT)探測器，並使用鎖定放大器記錄。檢測器前采用高消光帶通和長通濾波器，確保發射探針和可能殘留的泵浦被光譜隔離。由於(yu) 非球麵透鏡的NA較大，未耦合到QCL波導中的雜散光未被檢測到。
圖1
首先，我們(men) 測量了1.38 um泵浦脈衝(chong) 調製的中紅外探測脈衝(chong) 的透射率。圖2顯示了中紅外探頭透射率隨泵浦脈衝(chong) 和探頭脈衝(chong) 之間延遲的減小和恢複。分別測量泵在TE和TM極化時的紅、藍透射恢複曲線。兩(liang) 種極化的泵浦能量為(wei) 340 pJ。在TM和TE極化脈衝(chong) 泵浦下，QCL在距離z低透射點3.3 ns後的中紅外透射恢複率分別為(wei) 45%和50%。這與(yu) 先前使用1.5 eV (800 nm)更高的泵浦光子能量將電子從(cong) 價(jia) 帶激發到導帶的高k態的研究不同。在這裏，我們(men) 的泵浦光子隻能從(cong) 價(jia) 帶激發電子到導帶的較低能級。因此，低激光能級電子占比的增加增強了探測脈衝(chong) 的吸收。電子z終將衰變回價(jia) 帶，具有典型的納秒級帶間躍遷壽命的半導體(ti) 異質結構的金屬有機化學氣相沉積。
圖2
圖2中插入的圖形顯示了當我們(men) 改變泵浦脈衝(chong) 能量時，中紅外探頭透射率(調製深度)的z大下降。利用TM極化泵，我們(men) 分別以86 pJ(平均功率21.5 uW)和600 pJ脈衝(chong) 能量實現了4.3%和40%的調製深度。TM和TE極化泵的調製斜率效率分別線性擬合為(wei) 0.62 nJ和0.64 nJ。由於(yu) 1.38 um泵浦光子具有比QW帶隙更高的能量，因此由於(yu) 不存在偏振依賴，預計TM和TE極化泵浦脈衝(chong) 都將誘導帶間躍遷。因此，我們(men) 期望TM和TE泵都能產(chan) 生相同的恢複壽命和調製效率。而圖2中兩(liang) 種恢複曲線的微小差異可能是由實驗不確定性引起的，我們(men) 不能排除TM和TE偏振近紅外脈衝(chong) 在QCL波導中不同模式尺寸的貢獻。由於(yu) TE極化泵浦的模式略大，與(yu) TM極化泵浦相比，TE極化泵浦與(yu) QCL波導的耦合效率更高，與(yu) 中紅外脈衝(chong) 的模式重疊也更好。為(wei) 了證明泵浦能量依賴的調製深度和恢複壽命，我們(men) 比較了使用不同能量(340 pJ和595 pJ) TE極化泵浦脈衝(chong) 的探針恢複，如圖3所示。當泵浦能量較強時，探針恢複速度略快。這主要是由於(yu) 較強的泵浦產(chan) 生的熱載流子減少了帶間躍遷壽命在這裏，我們(men) 忽略了由於(yu) 超低泵浦功率和低重複頻率(250 kHz)而產(chan) 生的熱效應的影響。
了解更多詳情，請訪問上海昊量光電的官方網頁：
https://www.weilancj.com/three-level-106.html
更多詳情請聯係昊量光電/歡迎直接聯係昊量光電
關(guan) 於(yu) 昊量光電：
上海昊量光電設備有限国产黄色在线观看是光電国产欧美在线專(zhuan) 業(ye) 代理商，国产欧美在线包括各類激光器、光電調製器、光學測量設備、光學元件等，涉及国产成人在线观看免费网站涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯傳(chuan) 感、激光製造等；可為(wei) 客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發，軟件開發，係統集成等服務。
您可以通過我們(men) 昊量光電的官方網站www.weilancj.com了解更多的国产欧美在线信息，或直接來電谘詢4006-888-532。
展示全部 
