Anomalous lasing of high-speed 850 nm InGaAlAs oxide-confined vertical-cavity surface-emitting lasers with a large negative gain-to-cavity wavelength detuning

Abstract

The impact of a large negative quantum well gain-to-cavity etalon wavelength detuning on the static and dynamic characteristics of 850 nm InGaAlAs high-speed oxide-confined vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) was investigated. Three distinct lasing regimes were revealed in large square aperture (≥7 μm per side) devices with large detuning including: (1) an anomalous lasing via higher order Hermite–Gaussian modes at low forward bias current; (2) lasing via the lowest order Hermite–Gaussian modes at high bias current; and (3) simultaneous lasing via both types of transverse modes at intermediate bias currents. In contrast to conventional multimode VCSELs a two-resonance modulation response was observed for the case of co-lasing via multiple transverse modes with high spectral separation. The reduction in the oxide aperture area resulted in classical lasing via the lowest order modes with a conventional single-resonance frequency response.

Эффект Насыщающегося Поглотителя В Длинноволновых Вертикально-Излучающих Лазерах, Реализованных По Технологии Спекания

“…Поскольку внутренние оптические потери для различных мод лазера могут существенно различаться, подобное поведение может быть обусловлено резким изменением модового состава излучения ВИЛ. В самом деле, подобного рода нелинейность ВтАХ наблюдалась в широкоапертурных ВИЛ спектрального диапазона 850 nm с двойной оксидной токовой апертурой при большой спектральной расстройке [10] и была связана с возникновением лазерной генерации через моды высшего порядка, локализованные на периферии токовой апертуры со специфическим профилем [11]. Однако все исследуемые приборы продемонстрировали одномодовый режим генерации с фактором подавления боковых мод более 30 dB во всем диапазоне токов накачки и рабочих температур (см.…”

Высокоскоростные Полупроводниковые Вертикально-Излучающие Лазеры Для Оптических Систем Передачи Данных (Обзор)

“…По этой причине скорость нарастания резонансной частоты с током (D-фактор) для многомодового лазера будет медленнее, чем в случае одномодового лазера [68]. Более того, конкуренция за носители между отдельными модами может приводить к неклассическому (более одного резонанса) виду АЧХ многомодовых лазеров [69,70].…”

Исследование аномальной генерации вертикально-излучающих лазеров спектрального диапазона 850 nm с двойной оксидной токовой апертурой при большой величине спектральной расстройки

“…5, а). Следует отметить, что проявление аномального режима лазерной генерации является нежелательным явлением при практическом использовании ВИЛ в быстродействующих системах оптической связи, которое приводит не только к нелинейности выходной мощности и ухудшению качества спектра выходного излучения, но и к нарушению линейности зависимости частоты эффективной модуляции от тока накачки [9].…”

“…Наблюдаемое резкое изменение дифференциальной эффективности и/или существенная модификация спектра излучения с ростом тока накачки может быть обусловлена различными эффектами: пространственным выжиганием дыр в спектре усиления, вариацией показателя преломления и т. д. В лазерах с оксидной токовой апертурой модовый состав задается волноводным эффектом, обусловленным изменением эффективного показателя преломления, поэтому, несмотря на существенную разницу в латеральном распределении ближнего поля излучения широкоапертурных ВИЛ с аналогичной конструкцией апертурных слоев, по результатам которых было установлено, что поперечные моды низкого порядка в латеральном направлении пространственно локализованы внутри области, ограниченной токовой апертурой, тогда как поперечные моды высшего порядка преимущественно локализованы на периферии токовой апертуры вблизи границы полупроводникоксид [9].…”